Laboratorní práce z nauky o materiálech. Stručné teoretické informace

Otázky ke zkoušce pro 2. ročník Fakulty IM
Otázky ke zkoušce pro studenty 1. ročníku IM

Laboratorní práce

Laboratorní časopisy pro kurz "Nauka o materiálech"

(Pro laboratorní práci musí mít studenti u sebe tištěnou verzi laboratorních časopisů)

Laboratorní práce na předmětu "Nauka o materiálech"

Laboratorní práce na předmětu "Nauka o materiálech"

Hlavní naučná a pedagogicko-metodická literatura k oborům čtená na katedře

Cyklus nauka o materiálech

1. Bogodukhov S.I., Kozik E.S. Věda o materiálech. Učebnice pro vysoké školy. - M .: Mashinostroenie, 2015 .-- 504 s.
2. Solntsev Yu.P., Pryakhin E.I. Věda o materiálech. Učebnice pro vysoké školy. - SPb .: KHIMIZDAT, 2007 .-- 784 s.
3. Arzamasov V.B., Cherepakhin A.A. Věda o materiálech. Učebnice. - M .: Zkouška, 2009 .-- 352 s.: Ill.
4. Oskin V.A., Bajkalová V.N., Karpenkov V.F. Workshop o materiálových vědách a technologii konstrukčních materiálů: Tutorial pro vysoké školy (ed. Oskin V.A., Bajkalova V.N.). - M .: KolosS, 2007 .-- 318 s.: nemoc.
5. Nauka o materiálech a technologie kovů: učebnice pro vysoké školy / G.P. Fetisov a další - 6. vyd., Add. - M.: postgraduální škola, 2008 .-- 878 s.
6. Nauka o materiálech a technologie kovů: učebnice pro vysoké školy strojírenských specializací / G.P. Fetisov, M.G. Karpman a další - M .: Vyšší škola, 2009 .-- 637 s.
7. Medveděva M.L., Prygaev A.K. Sešit o materiálech. Metodická příručka - M .: Vydavatelské centrum Ruské státní univerzity ropy a zemního plynu pojmenované po JIM. Gubkina, 2010, 90 s.
8. Efimenko L.A., Elagina O.Yu., Prygaev A.K., Vyshemirsky E.M., Kapustin O.E., Muradov A.V. Nadějné a tradiční potrubní oceli pro stavbu plynovodů a ropovodů. Monografie. - M .: Logos, 2011, 336 s.
9. Prygaev A.K., Kurakin I.B., Vasiliev A.A., Krivosheev Yu.V. Zdůvodnění volby konstrukčních materiálů a vývoj způsobů jejich tepelného zpracování pro výrobu strojních součástí a zařízení pro ropný a plynárenský průmysl. Metodická příručka pro kurzovou práci na disciplíně "Nauka o materiálech" - M .: Ruská státní univerzita ropy a zemního plynu pojmenovaná po IM Gubkina, 2015
10. Fektistov G.P., Karpman M.G., Miatyukhin V.M. a další Materiálová věda a technologie materiálů. - M .: Vyšší škola, 2000
11. Guljajev A.P. Věda o materiálech. - M.: Hutnictví, 1986
12. Efimenko L.A., Prygaev A.K., Elagina O.Yu. Metalurgie a tepelné zpracování svarových spojů. Tutorial. - M .: Logos, 2007 .-- 455 s.: Ill.
13. Metodické pokyny pro laboratorní práci na předmětu "Nauka o materiálech" část 1 a část 2, - M .: Ruská státní univerzita ropy a zemního plynu, 2000
14. Trofimová G.A. Metodické pokyny pro laboratorní práce "Konstrukce a analýza termomechanických křivek pro amorfní polymery" a "Stanovení mechanických vlastností plastů a pryží." - Moskva: Ruská státní univerzita ropy a zemního plynu pojmenovaná po I.M. Gubkin, 1999

Cyklus Koroze a ochrana ropných a plynových zařízení

1. Semenova I.V., Florianovič G.M., Khoroshilov A.V. Koroze a ochrana proti korozi. - M: Fizmatlit, 2010 .-- 416 s.
2. Medveděva M.L. Koroze a ochrana zařízení při zpracování ropy a plynu. Tutorial. Moskva: Nakladatelství FSUE "Oil and Gas" Ruská státní univerzita ropy a zemního plynu pojmenovaná po I. M. Gubkina, 2005 .-- 312 s.: nemocný.
3. Medveděva M.L., Muradov A.V., Prygaev A.K. Koroze a ochrana hlavních ropovodů a nádrží: Učebnice pro vysoké školy profilu ropy a zemního plynu. - M .: Vydavatelské centrum Ruské státní univerzity ropy a zemního plynu pojmenované po I.M. Gubkina, 2013 .-- 250 s.
4. Sorokin G.M., Efremov A.P., Saakiyan L.S. Korozně-mechanické opotřebení ocelí a slitin. -M.: Ropa a plyn, 2002

Cyklus tribologie

1. Sorokin G.M., Malyshev V.N., Kurakin I.B. Tribologie ocelí a slitin: Učebnice pro vysoké školy. - M.: Rusky Státní univerzita Ropa a plyn pojmenovaná po I.M. Gubkina, 2013 .-- 383 s.: nemocný.
2. Sorokin G.M., Kurakin I.B. Systémová analýza a komplexní kritéria pro pevnost ocelí. - M .: Nakladatelství Nedra LLC, 2011. - 101 s.
3. Sorokin G.M. Tribologie ocelí a slitin. M.: Nedra, 2000
4. Vinogradov V.N., Sorokin G.M. Mechanické opotřebení ocelí a slitin: Učebnice pro vysoké školy. - M .: Nedra, 1996 .-- 364 s .: nemoc.
5. Vinogradov V.N., Sorokin G.M. Odolnost ocelí a slitin proti opotřebení: Učebnice pro vysoké školy. - M .: Ropa a plyn, 1994 .-- 417 s.: ill. 246.

Téma:Studium krystalizačního procesu kovů

Účel práce: studovat mechanismus krystalizace kovů, energetické podmínky procesu krystalizace.

Zakázka

1. Prostudujte si teoretické informace.

2. Do sešitu pro praktickou práci odpovězte písemně na kontrolní otázky.

Teoretické informace

Obecnou vlastností kovů a slitin je jejich krystalická struktura, která se vyznačuje určitým uspořádáním atomů v prostoru. Pro popis atomicko-krystalové struktury se používá pojem krystalová buňka - nejmenší objem, jehož translace ve všech rozměrech může plně reprodukovat strukturu krystalu. Ve skutečném krystalu jsou atomy nebo ionty přiblíženy k sobě do stavu přímého kontaktu, ale pro jednoduchost jsou nahrazeny schématy, kde jsou centra přitažlivosti atomů nebo iontů znázorněna tečkami; Články nejtypičtější pro kovy jsou znázorněny na Obr. 1.1.

Obrázek 1.1. Typy krystalových mřížek a uspořádání atomů v nich:

a) centrovaný na obličej (FCC), b) centrovaný na tělo (BCC), c) šestiúhelníkový uzavřený (GSC)

Jakákoli látka může být ve třech agregované stavy: pevné, kapalné a plynné a přechod z jednoho skupenství do druhého nastává při určité teplotě a tlaku. Většina technologických procesů probíhá za atmosférického tlaku, pak jsou fázové přechody charakterizovány teplotou krystalizace (tavení), sublimace a varu (odpařování).

Se zvýšením teploty pevné látky se zvyšuje pohyblivost atomů v uzlech krystalové buňky a zvyšuje se amplituda jejich vibrací. Po dosažení teploty tání se energie atomů stane dostatečnou k tomu, aby buňku opustily - ta se zhroutí za vzniku kapalné fáze. Teplota tání je důležitou fyzikální konstantou materiálů. Mezi kovy má nejnižší bod tání rtuť (-38,9 °C), nejvyšší má wolfram (3410 °C).

Opačný obraz nastává při ochlazení kapaliny s jejím dalším tuhnutím. V blízkosti bodu tání se tvoří skupiny atomů, nacpané do buněk, jako v pevné látce. Tyto skupiny jsou centry (jádry) krystalizace a následně na nich narůstá vrstva krystalů. Při dosažení stejného bodu tání přechází materiál do kapalného stavu za vzniku krystalové mřížky.

Krystalizace je přechod kovu z kapalného do pevného skupenství při určité teplotě. Podle zákona termodynamiky má každý systém tendenci přejít do stavu s minimální hodnotou volné energie – složené vnitřní energie, kterou lze izotermicky přeměnit na práci. Proto kov tuhne, když je v pevném stavu méně volné energie, a taje, když je v kapalném stavu méně volné energie.

Proces krystalizace se skládá ze dvou základních procesů: nukleace krystalizačních center a růstu krystalů z těchto center. Jak bylo uvedeno výše, při teplotě blízké krystalizaci začíná tvorba nové struktury, krystalizačního centra. S rostoucím stupněm podchlazení se zvyšuje počet takových center, kolem kterých začínají růst krystaly. Zároveň se v kapalné fázi tvoří nová krystalizační centra, proto dochází současně k nárůstu pevné fáze jak vznikem nových center, tak i růstem stávajících. Celková rychlost krystalizace závisí na průběhu obou procesů a rychlosti nukleace center a růstu krystalů závisí na stupni přechlazení ΔТ. Na Obr. 1.2 schematicky znázorňuje mechanismus krystalizace.

Rýže. 1.2. Krystalizační mechanismus

Skutečné krystaly se nazývají krystality, mají nepravidelný tvar, což se vysvětluje jejich současným růstem. Krystalizačními zárodky mohou být fluktuace základního kovu, nečistoty a různé pevné částice.

Velikosti zrn závisí na stupni podchlazení: při malých hodnotách ΔТ je rychlost růstu krystalů vysoká, proto se tvoří nevýznamné množství velkých krystalitů. Zvýšení ΔТ vede ke zvýšení rychlosti nukleace, počet krystalitů se výrazně zvýší a jejich velikost se sníží. Hlavní roli při tvorbě struktury kovu však hrají nečistoty (nekovové vměstky, oxidy, produkty dezoxidace) - čím více jich je, tím menší jsou zrnitosti. Někdy je kov modifikován záměrně - záměrné vnesení nečistot za účelem snížení velikosti zrna.

Při tvorbě krystalové struktury hraje důležitou roli směr odvodu tepla, protože krystal v tomto směru roste rychleji. Závislost rychlosti růstu na směru vede k tvorbě rozvětvených stromovitých krystalů - dendritů (obr. 1.3).

Rýže. 1.3 Dendritický krystal

Při přechodu z kapalného do tuhého skupenství vždy probíhá selektivní krystalizace – v první řadě vytvrzuje čistší kov. Hranice zrn jsou proto více obohaceny o nečistoty a heterogenita chemického složení v dendritech se nazývá dendritická likvace.

Na Obr. 1.4. znázorňuje strukturu ocelového ingotu, ve kterém je možné rozlišit 3 charakteristické zóny: jemnozrnnou 1, zónu sloupcových krystalů 2 a zónu rovnovážných krystalů 3. Zónu 1 tvoří velké množství krystalů neorientovaných v prostoru, vzniklého pod vlivem výrazného teplotního rozdílu mezi tekutým kovem a studenými stěnami.

Rýže. 1.4. Konstrukce ocelového ingotu

Po vytvoření vnější zóny se zhoršují podmínky pro odvod tepla, klesá hypotermie a objevuje se méně krystalizačních center. Krystaly z nich začnou vyrůstat ve směru odvodu tepla (kolmo ke stěnám formy), tvoří zónu 2. V zóně 3 není jasný směr odvodu tepla a krystalizační jádra v ní obsahují cizí částice vytěsněné během krystalizace předchozích zón.

Kontrolní otázky

1. V jakých stavech agregace může materiál existovat?

2. Co se nazývá fázová přeměna prvního druhu?

3. Jaký proces se nazývá krystalizace, k jakému typu fázové přeměny patří?

4. Popište mechanismus krystalizace kovu a podmínky nutné k jejímu spuštění.

5. Co je příčinou dendritického tvaru krystalů?

6. Popište strukturu kovového ingotu

Laboratorní práce v kurzu "Nauka o materiálech"

Semestr

1. "Analýza krystalové struktury kovů a slitin" (č. 1, workshop 2). 2 h.

2. "Testování tvrdosti materiálů" (č. 10, dílna 2). 1 h.

3. "Zkoušky vzorků v tahu" (č. 11, dílna 2; nebo "Mechanické vlastnosti konstrukčních materiálů", samostatný soubor). 2 h.

4. "Stanovení rázové houževnatosti materiálu" (č. 12, dílna 2). 1 h.

5. "Fraktografická analýza destrukce kovových materiálů" (č. 9, dílna 2). 1 h.

6. "Vliv plastické deformace za studena a teploty rekrystalizace na strukturu a vlastnosti kovů" (č. 4, dílna 1). 2 h.

7. "Termická analýza slitin" (č. 1, workshop 1). Část 1 - konstrukce stavového diagramu systému "zinek-cín" tepelnou metodou. Část 2 - analýza diagramů stavu binárních slitin: proveďte samostatný úkol podle bodu 5 v "Obsahu zprávy". 2 h.

8. "Makroskopická analýza (makroanalýza) struktury kovových materiálů" (č. 2, workshop 2). 1 h.

9. "Mikroskopická analýza (mikroanalýza) struktury kovových materiálů" (č. 3, workshop 2). 1 h.

Semestr

1 (10). „Mikroskopická analýza kovů a slitin. Struktura uhlíkové oceli "(č. 2, dílna 1) nebo podobná práce č. 7" Zkoumání struktury uhlíkových ocelí v rovnovážném stavu metodou mikroanalýzy ", dílna 2). Praktická část: studenti se podívají na strukturu čtyř slitin železo-uhlík pomocí mikroskopu MIM-7: technické železo, podeutektoidní, eutektoidní a nadeutektoidní slitiny. Udělají schematické náčrty, podepíší konstrukční součásti, uvedou příklad třídy oceli, pro podeutektoidní slitinu se obsah uhlíku vypočítá pomocí vzorce. 1 h. + t.

2 (11). "Diagram stavu železa a uhlíku." Struktura, vlastnosti a použití litin "č. 3 z dílny 1) nebo podobná práce č. 8" Zkoumání struktury uhlíkových litin metodou mikroanalýzy "z dílny 2). Praktická část: studenti si prohlédnou strukturu tří litin na mikroskopu MIM-7: šedá litina s jemným lamelovým grafitem na perlitové bázi, tvárná litina na feritovo-perlitové bázi a hypoeutektická bílá litina. Bohužel už ne. Dělají také náčrty, píší názvy litin a konstrukčních součástí. 1 h. + t.

3 (12). "Vliv rychlosti ochlazování na tvrdost uhlíkové oceli" č. 20 z dílny 2). Praktická část: čtyři vzorky z oceli U8. Jeden je žíhán, druhý je normalizován, třetí je kalený olejem a čtvrtý je kalený vodou. Změří se tvrdost, vynese se graf závislosti tvrdosti na rychlosti ochlazování. Rychlosti chlazení se odebírají z tabulky v laboratorní práci. 2 h.

4 (13). "Kalení uhlíkových ocelí" č. 5 z dílny 1). Praktická část: tři vzorky oceli 20, 45, U9 jsou kaleny ve vodě, jeden vzorek oceli 45 je kalen v oleji. Tvrdost se měří před (HRB) a po (HRC) kalení. Převodní tabulka slouží ke stanovení tvrdosti v jednotkách HB. Na základě výsledků se sestaví dva grafy: HB = f (% C) a HRC = f (Vcool.). 2 h. + t.

5 (14). "Dovolená oceli" č. 6 z dílny 1) nebo podobná práce č. 18 "Dovolená uhlíkové oceli" z dílny 2). Praktická část: dle dílny 1, nízké (200 °C), střední (400 °C) a vysoké (600 °C) popouštění kalených vzorků z oceli 45 a nízké popouštění (200 °C) kaleného vzorku z oceli U9 se provádějí. Změřte tvrdost. Sestavte graf HRC = f (Tamp.). Podle dílny 2) se provádí nízké, střední a vysoké popouštění kalených vzorků z oceli U8. 2 h. + t.

6 (15). "Žíhání a normalizace oceli" č. 7 z dílny 1). Praktická část: dva vzorky oceli 45. U jednoho je provedeno izotermické žíhání a u druhého normalizace. 2 h. + t.

7 (16). "Chemické tepelné zpracování oceli" č. 8 z dílny 1. 1 h.

8 (17). "Vliv legujících prvků na prokalitelnost oceli, stanovený metodou koncového kalení" č.21 z dílny 2. 2 h.

9 (18). "Klasifikace, označování a použití stavebních materiálů." Praktická část: studenti obdrží kartičku s pěti razítky, každé podrobně popíší. 1 h.

Laboratorní práce č.1

ANALÝZA KRYSTALICKÉ STRUKTURY

KOVY A SLITINY

Účel práce:

Seznamte se s typy krystalových mřížek kovů a slitin, poruchami krystalové struktury a typy tuhých roztoků.

Přístroje, materiály a nástroje

Modely hlavních typů krystalových mřížek kovů a pevných roztoků.

Stručné teoretické informace

Struktura atomových krystalů kovů. Kovy za normálních podmínek mají krystalickou strukturu, charakteristický rys což je určité vzájemné periodické uspořádání atomů, rozprostírající se na libovolně velké vzdálenosti. Toto uspořádání atomů se obvykle nazývá řád s dlouhým dosahem. Atomově-krystalová struktura je tedy chápána jako vzájemné uspořádání atomů (iontů), které existuje ve skutečném krystalu. Pro popis atomicko-krystalové struktury se používá koncept prostorové nebo krystalové mřížky. Krystalová mřížka kovu je pomyslná prostorová mřížka, v jejíchž uzlech se nacházejí atomy (ionty), mezi kterými se pohybují volné elektrony. Elektrostatické přitažlivé síly mezi ionty a elektrony vyrovnávají odpudivé síly mezi ionty. Polohy atomů jsou tedy takové, aby byla zajištěna minimální interakční energie mezi nimi a tím i stabilita celého agregátu.

Minimální objem krystalu, který dává představu o atomové struktuře kovu v celém objemu, se nazývá elementární krystalová buňka.Čisté kovy mají jeden z následujících typů krystalové mřížky: tělo centrované (bcc), ploškově centrované (fcc) a hexagonální těsně uzavřené (hcp) (obr. 1).

Mřížka bcc je například a-železo, lithium, vanad, wolfram, molybden, chrom, tantal; FCC mřížka - hliník, g-železo, měď, zlato, nikl, platina, olovo, stříbro. Mřížka hcp má hořčík, zinek, berylium, kadmium, kobalt, a-titan.

Směry souřadnic (krystalografické osy). V systému krystalografických os lze tvar jednotkové buňky prostorové mřížky popsat pomocí tří souřadnicových úhlů a, b a g mezi krystalografickými osami a tří parametrů mřížky. a, b, c.

Jednotkové buňky kubických mřížek bcc (obr.1a) a fcc (obr.1b) jsou charakterizovány rovností úhlů a = b = g = 90° a rovností parametrů mřížky. a = b = c. Mřížka hcp (obr.1c) je charakterizována hodnotami úhlů a = b = 90 ° a g = 120 ° a rovností dvou parametrů mřížky a = b c.

Krystalografické symboly se používají k popisu atomových rovin a směrů v krystalu. K určení symbolů rovin použijte metodu indexování roviny úsečkami. K tomu je zvolen souřadnicový systém tak, aby souřadnicové osy I, II, III byly rovnoběžné se třemi protínajícími se hranami krystalu (obr. 2). První krystalografická osa směřuje zpravidla k pozorovateli, druhá je vodorovná a třetí je orientována nahoru. Rovina А 1 В 1 С 1 odřízne v souřadnicové osy segmenty jsou stejné velikosti jako parametry mřížky ОА 1 = a, ОВ 1 = b, OC 1 = c. Rovina A 1 B 1 C 1 se nazývá jednoduchá rovina. Parametry mřížky a, b, c jsou brány jako osové jednotky.

K určení krystalografických indexů roviny А 2 В 2 С 2 je nutné:

Najděte parametry dané roviny, tj. segmenty v osových jednotkách, oříznuté touto rovinou na souřadnicových osách;

Zapište poměr tří zlomků, jejichž čitateli jsou parametry jednotkové roviny А 1 В 1 С 1 a jmenovateli jsou parametry dané roviny А 2 В 2 С 2, tzn. 1 / ОА 2: 1 / ОВ 2: 1 / ОВ 2;

Snižte výsledný poměr na poměr tří celočíselných prvočísel, tedy zmenšete zlomky na Společným jmenovatelem, snížit, je-li to možné, společným faktorem a vyřadit jmenovatele.

Výsledná tři celá čísla a prvočísla, označovaná h, k, l, se nazývají indexy atomové roviny. Soubor indexů se nazývá symbol atomové roviny, který se obvykle uzavírá do závorek a píše se (hkl). Pokud rovina protíná souřadnicové osy v záporné čtvrtině, pak se nad index umístí znaménko "-". Pokud je uvažovaná rovina rovnoběžná s jednou z krystalografických os, pak je index odpovídající této ose nulový. Obrázek 3 ukazuje příklady indexování rovin v kubické jednotkové buňce Bravais.

Symboly je třeba číst numericky, například (100) jako 1, 0, 0. Symboly pro rovnoběžné roviny jsou stejné. V důsledku toho symbol roviny popisuje nekonečně velkou rodinu paralelních atomových rovin, které jsou strukturně ekvivalentní. Atomové roviny jedné rodiny jsou od sebe umístěny ve stejné mezirovinné vzdálenosti d.

Atomové roviny různých rodin mohou být nerovnoběžné, ale shodné v uspořádání atomů a mezirovinné vzdálenosti d. Takové roviny jsou kombinovány a označeny symbolem (hkl). Takže v kubických krystalech jedna sada obsahuje rodiny rovin, jejichž indexy se liší pouze ve znacích a umístění v symbolu. Například sada atomových rovin (100) obsahuje šest rodin: (100), (͞100), (010), (0 ͞10), (001), (00͞1).

Symbol krystalografického směru je určen pomocí tří prvočísel (indexů) u, v, w, která jsou úměrná souřadnicím poloměrového vektoru R spojujícího počátek (výchozí místo) s nejbližším místem krystalové mřížky v daném směru. Indexy jsou uzavřeny v hranatých závorkách a zapsány. Pokud směr neprochází počátkem (počátečním uzlem), pak je třeba jej mentálně přenést rovnoběžně se sebou nebo posunout počátek a souřadnicové osy tak, aby směr procházel počátkem.

Obrázek 4 ukazuje příklady indikace krystalografických směrů v krychlovém krystalu.

Umístěte počátek do bodu Ó... Pak třeba pointa s má souřadnice 0, 0, 1; směrový symbol vosy-. Čte se samostatně - "směr nula - nula - jedna". Směřovat E má souřadnice ½; ½; 1; směrový symbol Ach-. Chcete-li definovat směrový symbol au, mentálně to přenést rovnoběžně k sobě do bodu Ó; pak souřadnice bodu proti- ͡͞1, 1, 0; směrový symbol je [͞110]. Při obráceném směru se obrátí znaménka indexů např. a (viz obrázek 1.5). Paralelní směry mají stejné symboly a jsou spojeny do rodin. Rodiny identických, ale neparalelních směrů tvoří množinu, která je označena například v sadě směrů<100>zahrnuje rodiny směrů, [͞100],,,,.

V hexagonálních krystalech se k označení rovin používá hlavně čtyřosý souřadnicový systém. Příklady rovinného indexování v hexagonálním krystalu jsou uvedeny na obrázku 5.

Čtvrtá souřadnicová osa OU leží v horizontální rovině a je umístěna podél osy mezi zápornými poloosami (-ОХ) a (-ОY). Symbol roviny se skládá ze čtyř indexů a je psán (hkil). Tři z nich (h, k a l) jsou vypočteny z reciprokých hodnot segmentů odříznutých uvažovanou rovinou na třech krystalografických osách (OX), (OY), (OZ) a čtvrtém indexu i počítáno poměrem:

h + k + i = 0 (1)

Například, pokud h = 1; k = 1, l = 0, pak pomocí vztahu (1) můžeme najít čtvrtý index: i = - (h + k) = - (1 +1) = -2. Symbol roviny je zapsán jako (11͞20). Toto je rovina, která je nám nejblíže na obrázku 6. Čtvrtý index i se používá, když je nutné označit identické roviny, a nepoužívá se při výpočtu mezirovinných vzdáleností, úhlů mezi rovinami a směrů. Proto se místo úplného zápisu rovinného symbolu např. (11͞20) někdy používá (11.0), tzn. místo indexu i dali tečku. Rodiny a sestavy identických rovin jsou definovány podobně jako rodiny a sestavy v kubických krystalech.

K popisu krystalografických směrů v hexagonálních krystalech se používají jak triaxiální, tak čtyřosé symboly. Trojosé symboly jsou určeny souřadnicemi daného poloměrového vektoru (jako u kubických krystalů).

Mezi čtyřosými směrovými indexy existuje vztah:

r 1 + r 2 + r 3 = 0 (2)

Pro přepnutí ze tříosých symbolů na čtyřosé se používají následující poměry:

r 1 = 2u –v; r2 = 2v-u; r3 = -u-v; r 4 = 3 w (3)

Příklady indikace krystalografických směrů v hexagonálním krystalu jsou na obrázku 6.

Kromě geometrických charakteristik krystalu používá věda o fyzikálních materiálech následující pojmy: počet atomů na buňku n I, koordinační číslo (CN) a faktor plnění η.

Počtem atomů na buňku n myslím počet atomových objemů na Bravaisovu základní buňku. Vezměme objem jednoho atomu na jednotku. Jako příklad uvažujme buňku centrovanou na tělo, která je tvořena 9 atomy, z nichž 8 je umístěno ve vrcholech krychle a 1 ve středu krychle. Každý atom ve vrcholu patří k osmi sousedním buňkám současně, proto 1/8 z každého z 8 atomů patří jedné buňce: 1/8. 8 = 1; atom ve středu krychle patří celý buňce. Tělo centrovaná buňka je tedy tvořena dvěma atomovými objemy, tj. na buňku připadají dva atomy.

Koordinační číslo (CN) je chápáno jako počet atomů umístěných ve stejné a nejmenší vzdálenosti od daného atomu. Čím vyšší je koordinační číslo, tím vyšší je hustota balení atomů. Takže v kubické mřížce centrované na tělo je CN = 8; v plošně centrovaných a šestiúhelníkových mřížkách, CN = 12.

Faktor plnění η je procentuální poměr objemu Va obsazeného atomy v buňce k objemu celé buňky V i:

η = (V a / V i) ∙ 100 % (4)

Koordinační číslo (CN) a faktor plnění η charakterizují hustotu sbalení atomů v základní buňce krystalu kovu. Nejhustší uspořádání atomů je realizováno v šestiúhelníkových Bravaisových buňkách se středem obličeje.

Krystalické vady . Skutečný krystal se od ideálního liší přítomností poruch krystalové struktury, které často rozhodujícím způsobem ovlivňují makroskopické vlastnosti krystalických těles. Geometricky se defekty dělí do tří skupin:

Bod (nulový rozměr);

Lineární (jednorozměrné);

Povrch (dvourozměrný).

Bodové vady mají rozměry ve všech směrech od jednoho do čtyř atomových průměrů. Dělí se na vlastní a nečistoty.

Mezi vnitřní bodové defekty patří: vakance vzniklé, když je atom (iont) odstraněn ze své normální polohy v místě krystalové mřížky, a intersticiální atomy - atomy základního kovu umístěné v intersticiálních místech krystalové mřížky. Mezi atomy nečistot patří atomy jiných (nebo jiných) prvků, rozpuštěné v hlavní mřížce podle principu substituce nebo inzerce.

Obrázek 7 ukazuje ve dvourozměrném modelu krystalu volné pozice, vnitřní intersticiální atom a substituční a intersticiální atomy nečistot.

Nejčastěji se jedná o volná místa. Existují dva známé mechanismy pro vznik vakancí: Schottkyho mechanismus - když atom opustí vnější povrch nebo povrch póru nebo praskliny uvnitř krystalu pod vlivem tepelných fluktuací, a Frenkelův mechanismus - když dvojice " vnitřní intersticiální atom – vakance“ vzniká uvnitř krystalové mřížky při deformaci, ozařování kovů ionizujícím zářením: rychlé elektrony, γ – paprsky. V reálných krystalech se vakance neustále tvoří a pod vlivem teplotních výkyvů mizí. Aktivační energie pro vytvoření prázdného místa je přibližně 1 eV, pro intersticiální atom od 3 do 10 eV.

S rostoucí teplotou roste rovnovážná koncentrace bodových defektů v krystalu. Při plastické deformaci, ozařování a kalení prudce narůstá počet bodových defektů, což vede k porušení jejich rovnovážné koncentrace o několik řádů.

Atomy substitučních nečistot migrují stejným způsobem jako hlavní atomy – mechanismem vakancí. Intersticiální atomy nečistot jsou malé, a proto, na rozdíl od velkých vnitřních intersticiálních atomů, mohou migrovat přes dutiny mezi atomy krystalové mřížky.

Bodové defekty mají velký vliv na mechanismus a kinetiku creepových procesů, dlouhodobý lom, vznik difúzní pórovitosti, oduhličování, grafitizaci a další procesy spojené s přenosem atomů ve hmotě látky, jakož i na fyzikální vlastnosti: elektrický odpor, hustota.

Lineární vady jsou malé (několik atomových průměrů) ve dvou směrech a mají velký rozsah, srovnatelný s délkou krystalu, ve třetím. Lineární defekty zahrnují dislokace, řetězce vakancí a intersticiální atomy.

Dislokace se dělí na dva hlavní typy: okrajové a šroubové.

Okrajovou dislokaci si lze představit tak, že mentálně rozdělíme dokonalý krystal vertikálně, řekněme, s primitivní kubickou mřížkou, a vložíme do něj extra krátkou atomární vrstvu zvanou extraplane. Mimořádnou rovinu lze také získat posunutím jedné části krystalu vůči druhé. Extrarovina, působící jako klín, ohýbá mřížku kolem jejího spodního okraje uvnitř krystalu (obr. 8).

Oblast nedokonalosti kolem okraje extraplane se nazývá dislokace okraje. Silná zkreslení krystalové mřížky jsou uzavřena jakoby uvnitř „potrubí“ o průměru dvou až deseti atomových průměrů, jejichž osou je hrana extraroviny. Podél extrarovinné linie jsou nedokonalosti makroskopické, zatímco v ostatních dvou směrech (podél průměru "potrubí") jsou velmi malé. Pokud se extrarovina nachází v horní části krystalu, pak se s ní spojená dislokace nazývá pozitivní a značí se (┴); pokud se extrarovina nachází ve spodní části, pak se dislokace nazývá negativní a značí se (┬).

Při působení vnějšího aplikovaného napětí může dislokace hrany klouzat podél určitých krystalografických rovin a směrů. K převládajícímu klouzání dochází podél těsně zabalených rovin. Kombinace roviny posuvu a směru posuvu se nazývá posuvný systém. Každý typ krystalové mřížky se vyznačuje svými vlastními skluzovými systémy. V krystalech s plošně centrovanou kubickou mřížkou jsou to tedy roviny množiny (111) a směry množiny<110>(Cu, Al, Ni), s tělesně centrovanou kubickou mřížkou - (110) (α-Fe, Mo, Nb), (211) (Ta, W, α-Fe), (321) (Cr, α- Fe) a<111>, s šestihranným uzavřeným - (0001),<11͞20>(Zn, Mg, Be), (1͞100), (10͞11),<11͞20>(Ti), (11͞22),<1͞213>(Ti). Napětí potřebné pro smyk se nazývá kritický smyk nebo smykové napětí. Navíc v každém okamžiku se na posunu na obou stranách skluzové roviny podílí pouze malá skupina atomů. Obrázek 9 ukazuje schéma klouzání okrajové dislokace krystalem.

Poslední fáze skluz je výstup okrajové dislokace (extraplane) na povrchu krystalu. V tomto případě je horní část krystalu posunuta vzhledem ke spodní o jednu meziatomovou vzdálenost ve směru střihu. Takový pohyb je elementárním aktem plastické deformace. Glide je konzervativní pohyb, který není spojen s přenosem hmoty hmoty. Směr a velikost smyku při posunu okrajové dislokace charakterizuje Burgersův vektor b a jeho moc, resp. Směr posunutí okrajové dislokace je rovnoběžný s Burgersovým vektorem.

Kromě klouzání se může okrajová dislokace pohybovat plazením, které se provádí difúzní cestou a je tepelně aktivovaným procesem. Pozitivní stoupání nastává, když se řetězec atomů z okraje extraplane přesune do sousedních volných míst nebo mezer, tzn. extrarovina je zkrácena o jednu meziatomovou vzdálenost a okrajová dislokace přechází do horní skluzové roviny rovnoběžné s první. K negativnímu stoupání dochází, když je okraj extraroviny doplněn atomovou řadou v důsledku připojení intersticiálních nebo sousedních atomů a dislokace okraje přechází do spodní skluzové roviny. Crawling je nekonzervativní hnutí, tzn. dochází při přenosu hmoty. Rychlost tečení závisí jak na teplotě, tak na koncentraci bodových defektů.

Šroubová dislokace, stejně jako hranová dislokace, může být vytvořena pomocí posuvu. Představme si krystal ve formě hromady horizontálních rovnoběžných atomových rovin. Udělejme v duchu slepý zářez v krystalu (obr. 10a) a posuňte např. pravou část dolů (po rovině ABCD) o jednu mezirovinnou vzdálenost (obr. 10b).

Šroubová dislokace se dělí na pravou (obr.10b), při pohybu z horní roviny do spodní linie dislokace je nutné obejít ve směru hodinových ručiček a levou, při pohybu z horní roviny do dolní dislokační linie je nutné obejít. proti směru hodinových ručiček (pokud se vzhledem k rovině ABCD posuňte dolů po levé straně krystalu). Dislokační linie šroubu je vždy rovnoběžná s Burgersovým vektorem (obr. 11).

Šroubová dislokace, na rozdíl od hranové dislokace, není spojena se specifickou smykovou rovinou, proto může klouzat klouzáním v jakékoli krystalografické rovině obsahující dislokační čáru a smykový vektor (obr. 12). Směr pohybu dislokace šroubu je vždy kolmý na Burgersův vektor. V důsledku klouzání jak okrajových, tak šroubových dislokací se na povrchu krystalu vytvoří schod s výškou rovnou velikosti Burgersova vektoru. b(obr. 12).

Dislokace jsou přítomny ve všech krystalech. Takže v nedeformovaných kovech je hustota dislokací 10 6 -10 8 cm -2; v homeopolárních krystalech - 10 4 cm -2. Při vnějším napětí rovném kritickému smykovému napětí τ cr = 10 -5 G, kde G je modul pružnosti materiálu, se dislokace začnou pohybovat, tj. začíná plastická deformace. V procesu plastické deformace se zvyšuje hustota dislokací. Například u deformovaných kovů je hustota dislokací 10 10 –10 12 cm -2; v homeopolárních krystalech do 10 8 cm -2. Různé druhy bariér (částice druhé fáze, bodové defekty, hranice zrn atd.) slouží jako překážky pro pohybující se dislokace. Navíc, jak počet dislokací narůstá, začnou se hromadit, zamotávají se do spletenců a překážejí dalším pohyblivým dislokacím. S rostoucím stupněm deformace se zvyšuje τcr, tj. pro pokračování procesu deformace je zapotřebí zvýšení vnějšího napětí, které do určité míry určuje zpevnění materiálu.

Povrchové vady. Mezi povrchové vady patří hranice zrn (subzrna) (obr. 13). Povrchové defekty jsou dvourozměrné, to znamená, že jsou makroskopické ve dvou směrech a atomární ve třetím směru. Hranice se nazývají nízkoúhlové, pokud chybná orientace krystalových mřížek sousedních zrn nepřesahuje 10°, a vysokoúhlové (vysokoúhlové) s větší dezorientací.

Nízkoúhlové hranice mohou být tvořeny systémy jak okrajových, tak šroubových dislokací různých orientací as různými Burgersovými vektory. Nízkoúhlové hranice vznikají při růstu krystalů z taveniny, při plastické deformaci apod. Dislokace nízkoúhlové hranice přitahují bodové defekty v důsledku elastické interakce s nimi. Migrace nízkoúhlové hranice se provádí pouze difúzí. Proto bodové defekty, koncentrované v blízké hraniční zóně na několika meziatomových vzdálenostech, inhibují tento proces a stabilizují substrukturu.

Hranice s vysokým úhlem byly nalezeny mnohem dříve než hranice s nízkým úhlem a jsou „nejstarším“ typem defektů krystalové struktury. Předpokládá se, že vysokoúhlová hranice je vrstva o tloušťce 2-3 atomových průměrů, ve které atomy zaujímají některé mezilehlé polohy vzhledem ke správným polohám mřížkových míst sousedních zrn. Tato poloha atomů poskytuje minimální potenciální energii v mezní vrstvě, proto je poměrně stabilní.

Povaha a chování nízkoúhlých a vysokoúhlových hranic při působení síly a teploty ovlivňuje mechanické vlastnosti materiálu.

Cvičení

1. Rovina v krychlovém krystalu odřízne segmenty rovné a na souřadnicových osách; 2c; s. Určete krystalografické indexy roviny (hkl).

2. Sestavte prostorový obraz rovin (například krychle) s krystalografickými indexy (110); (111); (112); (321); (1~10); (͞111); (͞1͞1͞1).

3. Definujte symbol pro směr procházející body (0, in / 3, s / 3).

4. Sestavte prostorový obraz následujících směrů v krychli; ; ; [100]; ; ; ; ; ; ; [͞111]; ; ; [͞1͞11]; [͞111]; ; [͞1͞1͞1]; ; ...

5. Spočítejte počet atomů v buňce a koordinační číslo pro bcc a fcc a hcp mřížky.

Kontrolní otázky

1. Kolik typů jednotkových buněk Bravais je dnes známo? Které z nich jsou pro kovy nejtypičtější?

2. Co jsou krystalografické symboly? Popište schéma určení symbolu atomové roviny v krystalu.

3. Jaké typy bodových defektů existují v krystalech? Jaké vzdálenosti urazí zkreslení způsobené bodovým defektem?

4. Jak se mění koncentrace volných míst s rostoucí teplotou?

5. Proč se dislokace nazývají lineární vady?

6. Na základě čeho se dislokace dělí na okrajové a šroubové?

7. Co je to Burgersův vektor? Jaká je mohutnost Burgersova vektoru?

8. Jak je směrován Burgersův vektor ve vztahu k linii dislokací hrany a šroubu?

9. Co jsou povrchové vady?

10. Jaké jsou fyzikální vlastnosti krystalu pevné látky Jsou ovlivněny defekty krystalové struktury?

Laboratorní práce č. 2

1. semestr

1. "Analýza krystalové struktury kovů a slitin" (č. 1, workshop 2). 2 h.

2. "Testování tvrdosti materiálů" (č. 10, dílna 2). 1 h.

3. "Zkoušky vzorků v tahu" (č. 11, dílna 2; nebo "Mechanické vlastnosti konstrukčních materiálů", samostatný soubor). 2 h.

4. "Stanovení rázové houževnatosti materiálu" (č. 12, dílna 2). 1 h.

5. "Fraktografická analýza destrukce kovových materiálů" (č. 9, dílna 2). 1 h.

6. "Vliv plastické deformace za studena a teploty rekrystalizace na strukturu a vlastnosti kovů" (č. 4, dílna 1). 2 h.

7. "Termická analýza slitin" (č. 1, workshop 1). Část 1 - konstrukce stavového diagramu systému "zinek-cín" tepelnou metodou. Část 2 - analýza diagramů stavu binárních slitin: proveďte samostatný úkol podle bodu 5 v "Obsahu zprávy". 2 h.

8. "Makroskopická analýza (makroanalýza) struktury kovových materiálů" (č. 2, workshop 2). 1 h.

9. "Mikroskopická analýza (mikroanalýza) struktury kovových materiálů" (č. 3, workshop 2). 1 h.

2. semestr

1 (10). „Mikroskopická analýza kovů a slitin. Struktura uhlíkové oceli "(č. 2, dílna 1) nebo podobná práce č. 7" Zkoumání struktury uhlíkových ocelí v rovnovážném stavu metodou mikroanalýzy ", dílna 2). Praktická část: studenti se podívají na strukturu čtyř slitin železo-uhlík pomocí mikroskopu MIM-7: technické železo, podeutektoidní, eutektoidní a nadeutektoidní slitiny. Udělají schematické náčrty, podepíší konstrukční součásti, uvedou příklad třídy oceli, pro podeutektoidní slitinu se obsah uhlíku vypočítá pomocí vzorce. 1 h. + t. 2 (11). "Diagram stavu železa a uhlíku." Struktura, vlastnosti a použití litin "č. 3 z dílny 1) nebo podobná práce č. 8" Zkoumání struktury uhlíkových litin metodou mikroanalýzy "z dílny 2). Praktická část: studenti si prohlédnou strukturu tří litin na mikroskopu MIM-7: šedá litina s jemným lamelovým grafitem na perlitové bázi, tvárná litina na feritovo-perlitové bázi a hypoeutektická bílá litina. Bohužel už ne. Dělají také náčrty, píší názvy litin a konstrukčních součástí. 1 h. + t. 3 (12). "Vliv rychlosti ochlazování na tvrdost uhlíkové oceli" č. 20 z dílny 2). Praktická část: čtyři vzorky z oceli U8. Jeden je žíhán, druhý je normalizován, třetí je kalený olejem a čtvrtý je kalený vodou. Změří se tvrdost, vynese se graf závislosti tvrdosti na rychlosti ochlazování. Rychlosti chlazení se odebírají z tabulky v laboratorní práci. 2 h.

4 (13). "Kalení uhlíkových ocelí" č. 5 z dílny 1). Praktická část: tři vzorky oceli 20, 45, U9 jsou kaleny ve vodě, jeden vzorek oceli 45 je kalen v oleji. Tvrdost se měří před (HRB) a po (HRC) kalení. Převodní tabulka slouží ke stanovení tvrdosti v jednotkách HB. Na základě výsledků se sestaví dva grafy: HB = f (% C) a HRC = f (Vcool.). 2 h. + t.

5 (14). "Dovolená oceli" č. 6 z dílny 1) nebo podobná práce č. 18 "Dovolená uhlíkové oceli" z dílny 2). Praktická část: dle dílny 1, nízké (200 °C), střední (400 °C) a vysoké (600 °C) popouštění kalených vzorků z oceli 45 a nízké popouštění (200 °C) kaleného vzorku z oceli U9 se provádějí. Změřte tvrdost. Sestavte graf HRC = f (Tamp.). Podle dílny 2) se provádí nízké, střední a vysoké popouštění kalených vzorků z oceli U8. 2 h. + t.

6 (15). "Žíhání a normalizace oceli" č. 7 z dílny 1). Praktická část: dva vzorky oceli 45. U jednoho je provedeno izotermické žíhání a u druhého normalizace. 2 h. + t.

7 (16). "Chemické tepelné zpracování oceli" č. 8 z dílny 1. 1 h.

8 (17). "Vliv legujících prvků na prokalitelnost oceli, stanovený metodou koncového kalení" č.21 z dílny 2. 2 h.

9 (18). "Klasifikace, označování a použití stavebních materiálů." Praktická část: studenti obdrží kartičku s pěti razítky, každé podrobně popíší. 1 h.

Laboratorní práce č.1

Vyhledat materiály:

Počet vašich materiálů: 0.

Přidejte 1 materiál

Osvědčení
o vytvoření elektronického portfolia

Přidejte 5 materiálů

Tajný
současnost, dárek

Přidejte 10 materiálů

Diplom pro
informatizace školství

Přidejte 12 materiálů

Posouzení
pro jakýkoli materiál zdarma

Přidejte 15 materiálů

Video lekce
rychle vytvářet efektivní prezentace

Přidejte 17 materiálů

FEDERÁLNÍ STÁTNÍ ROZPOČET VZDĚLÁVÁNÍ
VYSOKÉ ŠKOLSTVÍ
VOLHA STÁTNÍ UNIVERZITA VODNÍ DOPRAVY
POBOČKA PERMU
E.A. Sazonová
VĚDA MATERIÁLŮ
SBÍRKA PRAKTICKÝCH A LABORATORNÍCH PRACÍ
metodická doporučení pro provádění laboratorních a praktických
pracuje pro středoškoláky odborné vzdělání speciality
26.02.06 "Provoz lodních elektrických zařízení a automatizačních zařízení"
02.23.01 "Organizace dopravy a řízení dopravy" (podle typu)

PERMIAN
2016
Úvod
Metodická doporučení pro laboratorní a praktickou práci
o akademickém oboru "Nauka o materiálu" jsou určeny studentům středních škol
odborné vzdělání v oboru
26.02.06 „Provoz lodi
elektrická zařízení a automatizační zařízení"
V tomhle metodická příručka návod, jak provést
Jsou uvedeny praktické a laboratorní práce na tématech oboru, témata a obsah
laboratorní a praktické práce, kontrolní formuláře ke každému tématu a doporučené
literatura.
Tato doporučení přispívají k rozvoji obecného i odborného
kompetencí, postupný a cílevědomý rozvoj kognitivních schopností.
V důsledku zvládnutí této akademické disciplíny by student měl být schopen:
˗
provádět mechanické zkoušky vzorků materiálu;
˗
používat fyzikálně chemické metody pro studium kovů;
˗
používat referenční tabulky k určení vlastností materiálu;
˗
vybrat materiály pro realizaci odborných činností.
V důsledku zvládnutí této akademické disciplíny by měl student vědět:
˗
základní vlastnosti a klasifikace materiálů používaných v

odborná činnost;
˗
název, označení, vlastnosti zpracovávaného materiálu;
˗
pravidla pro použití maziv a chladicích materiálů;
˗
základní informace o kovech a slitinách;
˗
základní informace o nekovových, tlumicích,
těsnicí a elektromateriály, ocel, jejich klasifikace.
Laboratorní a praktická práce vám umožní vytvořit praktické dovednosti
práce, odborná způsobilost. Jsou zahrnuty do struktury studia pedagogiky
obor "Nauka o materiálech", po prostudování tématu: 1.1. „Základní informace o
kovy a slitiny ", 1,2" slitiny železa a uhlíku ", 1,3" neželezné kovy a slitiny ".
Laboratorní a praktické práce jsou součástí výuky
disciplíny a jsou hodnoceny podle níže uvedených kritérií:
Známku „5“ dostane student, pokud:
˗
předmět práce odpovídá danému, student se projevuje systémově a uceleně
znalosti a dovednosti v této problematice;
˗
práce je koncipována v souladu s doporučeními vyučujícího;
˗
množství práce odpovídá danému;
˗
práce byla provedena přesně v termínu stanoveném učitelem.
Známku „4“ získá student, pokud:
˗
předmět práce odpovídá danému, student přizná malý
nepřesnosti nebo některé chyby v této věci;
˗
práce je orámována nepřesnostmi v návrhu;
˗
množství práce odpovídá danému nebo o něco méně;
˗
práce byla dokončena v době určené vyučujícím, nebo později, maximálně však do 12
den.
Známkou „3“ je student udělen, pokud:
2

téma práce odpovídá danému, ale nejsou zde žádné podstatné
prvky obsahu práce nebo témata jsou podány nelogicky, nesrozumitelně podané
hlavní obsah otázky;
˗
práce je zarámována s konstrukčními chybami;
˗
množství práce je mnohem menší než specifikované;
˗
dílo bylo doručeno se zpožděním 56 dnů.
Známku „2“ obdrží student, pokud:
˗
hlavní téma práce nebylo zveřejněno;
˗
práce není zarámována v souladu s požadavky učitele;
˗
objem práce neodpovídá danému;
˗
dílo bylo doručeno se zpožděním delším než 7 dnů.
Laboratorní a praktické práce ve svém obsahu mají jistou
struktura, navrhujeme ji zvážit: průběh práce je uveden na začátku každého cvičení
a laboratorní práce; při provádění praktických prací žáci vystupují
úkol, který je uveden na konci práce (položka „Zadání pro studenty“); na
o výkonu laboratorní práce se sepisuje protokol o jejím provedení, obsah protokolu
uvedeno na konci laboratorní práce (odstavec „Obsah zprávy“).
˗
Při provádění laboratorních a praktických prací vykonávají žáci
určitá pravidla, zvažte je níže: laboratorní a praktická práce
prováděné během školení; konečný design povolen
laboratorní a praktická práce doma; povoleno používat
doplňková literatura při provádění laboratorních a praktických prací; přední
provádění laboratorních a praktických prací je nutné nastudovat zákl
teoretická ustanovení k uvažované problematice.
3

Praktická práce č.1
"Fyzikální vlastnosti kovů a metody jejich studia"
Účel práce: studium fyzikálních vlastností kovů, metody jejich stanovení.
Pokrok:



Teoretická část
Mezi fyzikální vlastnosti patří: hustota, tání (bod tání),
tepelná vodivost, tepelná roztažnost.
Hustota je množství látky obsažené v jednotce objemu. Toto je jeden z
nejdůležitější vlastnosti kovů a slitin. Podle hustoty se kovy dělí na
následující skupiny: světlo (hustota ne více než 5 g / cm3) hořčík, hliník, titan atd.
těžké (hustota od 5 do 10 g / cm3) železo, nikl, měď, zinek, cín atd. (toto
nejrozsáhlejší skupina); velmi těžký (hustota přes 10 g / cm3) molybden,
wolfram, zlato, olovo atd. Tabulka 1 ukazuje hodnoty hustoty kovů.
stůl 1
kov
Hořčík
Hliník
Titan
Zinek
Cín
hustota g/cm3
Hustota kovů
kov
1,74
2,70
4,50
7,14
7,29
Žehlička
Měď
stříbrný
Vést
Zlato
hustota g/cm3
7,87
8,94
10,50
11,34
19,32
Bod tání je teplota, při které kov prochází
krystalické (pevné) skupenství na kapalinu s absorpcí tepla.
Teploty tání kovů jsou v rozmezí -39 °C (rtuť) až 3410 °C
(wolfram). Bod tání většiny kovů (kromě alkálií)
vysoké, ale některé "normální" kovy, jako je cín a olovo, mohou
roztavit na běžném elektrickém nebo plynovém sporáku.
V závislosti na bodu tání se kov dělí na následující
skupiny: nízkotavitelné (teplota tavení nepřesahuje 600 oС) zinek, cín,
olovo, vizmut atd.; střednětající (od 600 oС do 1600 oС), zahrnují téměř
4

polovina kovů, včetně hořčíku, hliníku, železa, niklu, mědi, zlata;
žáruvzdorné (více než 1600 oС) wolfram, molybden, titan, chrom atd.
kovových přísad, má bod tání tendenci klesat.
tabulka 2
kov
Cín
Žehlička
Měď
Zlato
Titan
Teploty tání a varu kovů
Teplota oС
tání
vařící
232
1539
1083
1063
1680
2600
2900
2580
2660
3300
kov
stříbrný
Hořčík
Zinek
Vést
Hliník
Teplota oС
tání
vařící
960
650
420
327
660
2180
1100
907
1750
2400
Tepelná vodivost - schopnost kovu vést
teplo při zahřátí.
topení.
Elektrická vodivost je schopnost kovu vést elektrický proud.
Tepelná roztažnost – schopnost kovu zvětšit svůj objem, když
Hladký povrch kovů odráží tento jev velké procento světla
nazývaný kovový lesk. V práškovém stavu však většina
kovy ztrácejí svůj lesk; hliník a hořčík si však zachovávají svůj lesk
a prášek. Nejlépe odrážející světlo jsou hliník, stříbro a palladium z nich
zrcadla jsou vyrobena z kovu. Rhodium se někdy používá k výrobě zrcadel,
i přes svou výjimečně vysokou cenu: kvůli výrazně vyšší
stříbro nebo i palladium, tvrdost a chemická odolnost, vrstva rhodia může
být výrazně tenčí než stříbro.
Výzkumné metody v materiálové vědě
Hlavní výzkumné metody ve vědě o kovech a materiálech
mikrostruktura, elektronová mikroskopie,
jsou:
Metody rentgenového výzkumu. Zvažte jejich vlastnosti podrobněji.
přestávka,
makrostruktura,
1. Zlomenina je nejjednodušší a nejdostupnější způsob posouzení vnitřní struktury
kovy. Metoda pro hodnocení zalomení, navzdory její zjevné drsnosti hodnocení
kvalita materiálu, je poměrně široce používán v různých průmyslových odvětvích a
vědecký výzkum. Hodnocení zlomenin může v mnoha případech charakterizovat kvalitu
materiál.
Lom může být krystalický nebo amorfní. Charakteristický je amorfní lom
pro nekrystalické materiály, jako je sklo, kalafuna,
sklovité strusky.
Slitiny kovů, včetně oceli, litiny, hliníku, hořčíku
slitiny, zinek a jeho slitiny poskytují zrnitý, krystalický lom.
Každá plocha krystalického zlomu je smyková rovina
jediné zrno. Proto nám zlom ukazuje velikost zrna kovu. Studium zlomu
oceli, je vidět, že velikost zrna se může měnit ve velmi širokém rozmezí: od
několik centimetrů v odlitku, pomalu vychlazené, ocel na tisíciny
milimetr ve správně kované a kalené oceli. Podle velikosti
zrna, lom může být velkokrystalický a jemně krystalický. Obvykle
jemně krystalický lom odpovídá více vysoká kvalita kov
slitina.
5

Pokud zničení zkušebního vzorku postupuje z předchozího
plastickou deformací, zrna v rovině lomu se deformují a lom již není
odráží vnitřní krystalovou strukturu kovu; v tomto případě kink
nazývané vláknité. Často v jednom vzorku, v závislosti na jeho úrovni
plasticity, mohou být v lomu vláknité a krystalické oblasti. Často zapnuto
poměr plochy lomu obsazené krystalickými oblastmi v daném
zkušební podmínky hodnotí kvalitu kovu.
Křehký krystalický lom může být výsledkem lomu podél hranic zrn
nebo podél skluzových rovin křižujících zrna. V prvním případě se nazývá přestávka
interkrystalické, ve druhém transkrystalické. Někdy, zvláště s velmi malými
zrna, je obtížné určit charakter lomu. V tomto případě se zalomení studuje pomocí lupy popř
binokulární mikroskop.
V poslední době se obor nauky o kovech rozvíjí ve fraktografii
studium lomů na metalografických a elektronových mikroskopech. V čem
najít nové výhody staré výzkumné metody ve vědě o kovech
výzkum
k takovým studiím konceptu fraktálu
rozměry.
uplatnění
přestávka,
2. Makrostruktura je další metodou pro studium kovů.
Makrostrukturální výzkum spočívá ve studiu roviny řezu produktem resp
vzorek v podélném, příčném nebo jakémkoli jiném směru po leptání, bez
použití zvětšovacích zařízení
Důstojnost
makrostrukturální studie je skutečnost, že s pomocí tohoto
metodou můžete studovat strukturu přímo celého odlitku nebo ingotu, výkovku,
razítkování atd. S touto výzkumnou metodou můžete objevit vnitřní
defekty kovů: bubliny, dutiny, praskliny, struskové vměstky, prozkoumat
krystalovou strukturu odlitku, studovat nehomogenitu krystalizace ingotu a jeho
chemická heterogenita (liquace).
Pomoc
lupy.
na
nebo
Pomocí sirných otisků makrořezů na fotografický papír dle Baumana se stanoví
nerovnoměrné rozložení síry v části ingotů. Velká důležitost tato metoda
výzkum má ve studiu padělaných nebo ražených polotovarů pro
určení správného směru vláken v kovu.
3. Mikrostruktura jednou z hlavních metod v metalurgii je
studium mikrostruktury kovů na metalografických a elektronických
mikroskopy.
Tato metoda umožňuje studovat mikrostrukturu kovových předmětů s velkými
zvětšení: od 50 do 2000krát na optickém metalografickém mikroskopu a od
2 až 200 tisíckrát na elektronovém mikroskopu. Výzkum mikrostruktury
vyrobené na leštěných úsecích. Na neleptaných tenkých řezech přítomnost
nekovové vměstky, jako jsou oxidy, sulfidy, jemné struskové vměstky
a další inkluze, které se výrazně liší od povahy obecného kovu.
Mikrostruktura kovů a slitin je studována na leptaných řezech. Leptání
obvykle se vyrábí se slabými kyselinami, zásadami nebo jinými roztoky, v závislosti na
z povahy kovu tenkého průřezu. Akce leptání spočívá v tom, že je to jinak
rozpouští různé strukturální složky, barví je do různých tónů popř
barvy. Hranice zrn jiné než základní roztok se obvykle leptají
liší se od základny a vyniká na tenké části v podobě tmavých nebo světlých čar.
Mnohostěny zrn viditelné pod mikroskopem jsou řezy zrn
povrch tenkého řezu. Protože tato sekce je náhodná a může se odehrávat na různých místech
vzdálenosti od středu každého jednotlivého zrna, rozdíl ve velikostech mnohostěnů není
odpovídá skutečným rozdílům ve velikosti zrna. Nejbližší hodnota k
6

skutečná velikost zrna je největší zrno.
Při leptání vzorku sestávajícího z homogenních krystalických zrn,
často je pozorován například čistý kov, homogenní pevný roztok atd
různě leptané povrchy různých zrn.
Tento jev je vysvětlen tím, že na povrchu mikrořezu vystupují zrna, která mají
různé krystalografické orientace, v důsledku čehož stupeň expozice
kyseliny pro tato zrna jsou různé. Některá zrna vypadají leskle, jiná
silně leptané, ztmavnout. Toto ztmavnutí je spojeno s tvorbou různých
leptané obrazce, různě odrážející světelné paprsky. V případě slitin separujte
strukturní složky tvoří na povrchu tenkého řezu mikroreliéf, který má
plochy s různým sklonem jednotlivých povrchů.
Normální plochy odrážejí nejvíce světla a
ukáže se jako nejlehčí. Ostatní oblasti jsou tmavší. Často kontrast v
obraz struktury zrn není spojen se strukturou povrchu zrn, ale s
reliéf na hranicích zrn. Navíc různé odstíny konstrukčních prvků
může být výsledkem tvorby filmů vytvořených během interakce
leptadlo s konstrukčními prvky.
Pomocí metalografického vyšetření je možné provést vysoce kvalitní
identifikace strukturních složek slitin a kvantitativní studium mikrostruktur
kovy
studoval
mikrosložek struktur a za druhé speciálními metodami kvantit
metalografie.
nejprve ve srovnání
se známými
slitiny,
a
Je určena velikost zrna. Metodou vizuálního posouzení, spočívající v tom, že
uvažovaná mikrostruktura, přibližně odhadnutá v bodech standardních měřítek
podle GOST 563968, GOST 564068. Podle příslušných tabulek pro každý bod
určuje se plocha jednoho zrna a počet zrn na 1 mm2 a v 1 mm3.
Počítáním počtu zrn na jednotku povrchu tenkého řezu o
odpovídající vzorce. Pokud S je plocha, na které je počet
zrna n, a M zvětšení mikroskopu, pak průměrná hodnota zrna v průřezu povrchu
tenký řez
Stanovení fázového složení. Fázové složení slitiny se často posuzuje okem resp
porovnáním struktury se standardními měřítky.
Přibližnou metodou pro kvantitativní stanovení fázového složení může být
se provádí metodou sečny s výpočtem délek segmentů obsazených různými
konstrukční prvky. Poměr těchto segmentů odpovídá objemovému
obsah jednotlivých složek.
Bodová metoda A.A. Glagoleva. Tato metoda se provádí hodnocením
počet bodů (průsečíků okulárového nitkového kříže mikroskopu) připadajících na
povrchu každého konstrukčního prvku. Navíc metodou kvantitativní
metalografická produkce: stanovení velikosti rozhraní mezi fázemi a zrny;
stanovení počtu částic v objemu; stanovení orientace zrn v polykrystalickém
Vzorky.
4. Elektronické
mikroskopie. Velký
v metalografii
výzkum nedávno našel elektronový mikroskop. Nepochybně on
patří velká budoucnost. Pokud je rozlišení optického mikroskopu
dosahuje hodnot 0,00015 mm = 1500 A, pak rozlišení elektron
mikroskopy dosahuje 510 A, tzn. několik setkrát více než optické.
význam
Elektronový mikroskop se používá ke studiu tenkých vrstev (replik),
odebrané z povrchu tenkého řezu nebo přímé studium tenkého kovu
filmy získané ztenčením masivního vzorku.
7

Nejvíce potřebuje elektronovou mikroskopii
studie procesů spojených s uvolňováním přebytečných fází, například rozpad
přesycené tuhé roztoky během tepelného nebo deformačního stárnutí.
5. Metody rentgenového výzkumu. Jedna z nejdůležitějších metod v
stanovení krystalografické struktury různých kovů a slitin je
Rentgenová strukturní analýza. Tato výzkumná metoda umožňuje určit
charakter vzájemného uspořádání atomů v krystalických tělesech, tzn. Chcete-li vyřešit úkol,
není přístupný konvenčnímu ani elektronovému mikroskopu.
Rentgenová strukturní analýza je založena na interakci mezi
Rentgenové záření a atomy zkoumaného tělesa, které jim leží v cestě, díky
které se staly jakoby novými zdroji rentgenového záření,
jsou centry jejich rozptylu.
Rozptyl paprsků atomy lze přirovnat k odrazu těchto paprsků od atomu
krystalové roviny podle zákonů geometrické optiky.
Rentgenové záření se odráží nejen od ležících letadel
povrchu, ale i z hloubky. Odrážející se od několika stejně orientovaných
rovin je odražený paprsek zesílen. Každá rovina krystalové mřížky
dává svůj vlastní paprsek odražených vln. Po obdržení určité střídání odraženého
svazky rentgenových paprsků pod určitými úhly, vypočítat mezirovinné
vzdálenost, krystalografické indexy odrážejících rovin, nakonec,
tvar a velikost krystalové mřížky.
Praktická část
Obsah zprávy.
1. Ve zprávě je nutné uvést název a účel práce.
2. Vyjmenujte základní fyzikální vlastnosti kovů (s definicemi).
3. Poznamenejte si tabulku 12 do sešitu. Udělejte závěry z tabulek.
4. Vyplňte tabulku: „Základní metody výzkumu v materiálové vědě“.
Název metody
Co se studuje
Podstata metody
zařízení,
pro výzkum
nezbytné
Přestávka
Makrostruktura
Mikrostruktura
Elektronický
mikroskopie
rentgenové záření
metody výzkumu
8

Praktická práce číslo 2
Téma: "Zkoumání stavových diagramů"
Cíl práce: seznámit studenty s hlavními typy stavových diagramů,
jejich hlavní linie, body, jejich význam.
Pokrok:
1. Naučte se teoretickou část.

Teoretická část
Stavový diagram je grafické znázornění stavu
jakákoliv slitina studovaného systému v závislosti na koncentraci a teplotě (viz obr.
1)
9

Obr. 1 Stavový diagram
Stavové diagramy ukazují ustálené stavy, tzn. tvrdí, že
za těchto podmínek mají minimum volné energie, a proto je také
se nazývá rovnovážný diagram, protože ukazuje, který za daných podmínek
existují rovnovážné fáze.
Konstrukce stavových diagramů se nejčastěji provádí pomocí
tepelná analýza. V důsledku toho se získá řada ochlazovacích křivek, ve kterých při
při teplotách fázových přeměn, inflexních bodech a teplotě
stop.
Teploty odpovídající fázovým přeměnám se nazývají kritické.
tečky. Nějaký kritické body mít názvy, například body odpovídající
začátek krystalizace se nazývá body likvidu a konec krystalizace se nazývá
solidus.
Křivky ochlazování se používají ke konstrukci diagramu složení v souřadnicích: podél osy x
koncentrace složek, teplota na svislé ose. Ukazuje stupnice koncentrace
obsah složky B. Hlavní čáry jsou čáry likvidu (1) a solidu
(2), stejně jako čáry odpovídající fázovým přeměnám v pevném stavu (3, 4).
Fázový diagram lze použít k určení teplot fázových přeměn,
změna ve fázovém složení, přibližně vlastnosti slitiny, typy zpracování, které
lze použít pro legování.
Níže jsou uvedeny různé typy stavových diagramů:
10

Obr. Stavový diagram slitin s neomezenou rozpustností
složky v pevném stavu (a); chladící křivky typické
slitiny (b)
Analýza výsledného diagramu (obr. 2).
1. Počet složek: K = 2 (složky A a B).
2. Počet fází: f = 2 (kapalná fáze L, krystaly tuhého roztoku
3. Hlavní čáry diagramu:


acb - čára liquidus, nad touto čárou jsou slitiny v kapalném stavu;
adb - čára solidus, pod touto čárou jsou slitiny v pevném stavu.
Obr. Stavový diagram slitin bez rozpustnosti složek v
pevné skupenství (a) a křivky ochlazování slitin (b)
Analýza stavového diagramu (obr. 3).

2. Počet fází: f = 3 (krystaly složky A, krystaly složky B, kapalná fáze).
3. Hlavní čáry diagramu:


11


čára solidus ecf, rovnoběžná s osou koncentrace, směřuje k osám složek, ale
nedosahuje k nim;
Rýže. 4. Diagram stavu slitin s omezenou rozpustností složek v
pevné skupenství (a) a křivky ochlazování typických slitin (b)
Analýza stavového diagramu (obr. 4).
1. Počet složek: K = 2 (složky A a B);
2. Počet fází: f = 3 (kapalná fáze a krystaly pevných roztoků
B ve složce A) a
(roztok složky A ve složce B));
(komponentní řešení
3. Hlavní čáry diagramu:




linie liquidus acb, sestává ze dvou větví, sbíhajících se v jednom bodě;
solidus line adcfb, skládá se ze tří částí;
dm je čára mezní koncentrace složky B ve složce A;
fn je čára mezní koncentrace složky A ve složce B.
Praktická část
Úkol pro studenty:
1. Zapište si název práce a její účel.
2. Zapište si, co je stavový diagram.
Odpověz na otázky:
1. Jak se sestavuje stavový diagram?
2. Co lze zjistit ze stavového diagramu?
3. Jak se jmenují hlavní body diagramu?
4. Co je na grafu vyznačeno na úsečce? osa Y?
5. Jak se nazývají hlavní čáry diagramu?
Přiřazení podle možností:
Studenti odpovídají na stejné otázky, kresby jsou různé, podle
kteří potřebují odpovědět. Možnost 1 dává odpovědi na obrázek 2, možnost 2 dává odpovědi
Obrázek 3, možnost 3 dává odpovědi na obrázek 4. Obrázek musí být zaznamenán v poznámkovém bloku.
1. Jak se jmenuje diagram?
2. Jaké složky se podílejí na vzniku slitiny?
12

3. Jaká písmena představují hlavní čáry diagramu?
Praktická práce číslo 3
Téma: "Studium litin"

litiny; vytvoření schopnosti dešifrovat třídy litiny.
Pokrok:


Teoretická část
Litina se liší od oceli: její složení má vyšší obsah uhlíku a
nečistoty; technologickými vlastnostmi, vyšší licí vlastnosti, nízká
schopnost plastické deformace, téměř nepoužívaná ve svařovaných konstrukcích.
Podle stavu uhlíku v litině se rozlišují: bílá litina -
uhlík ve vázaném stavu ve formě cementitu, v lomu má bílou barvu a
kovový lesk; šedá litina – veškerý uhlík nebo většina uhlíku je in
volného stavu ve formě grafitu a ve vázaném stavu není větší než 0,8
uhlíku. Díky velkému množství grafitu je jeho lom šedé barvy;
polovina - část uhlíku je ve volném stavu ve formě grafitu, ale
ne méně než 2 % uhlíku je ve formě cementitu. V technologii se používá málo.
V závislosti na formě grafitu a podmínkách jeho vzniku se rozlišují:
litinové skupiny: šedá s lamelárním grafitem; vysokopevnostní s kulovým
grafit; kujné s vločkovitým grafitem.
Grafitové inkluze lze považovat za odpovídající tvaru dutiny
ve struktuře litiny. V blízkosti takových defektů se při zatížení koncentrují napětí,
jehož hodnota je tím větší, čím je vada ostřejší. Z toho vyplývá, že grafit
lamelární inkluze změkčují kov v maximální míře. Více
vločkovitý tvar je příznivý a kulovitý tvar grafitu je optimální.
Plasticita závisí na tvaru stejným způsobem. Nejdramatičtější je přítomnost grafitu
snižuje odpor v případě metod tvrdého zatížení: náraz; přestávka. Odpor
komprese se trochu sníží.
Šedé litiny
Šedá litina je široce používána ve strojírenství, protože je snadná
zpracované a má dobré vlastnosti. Podle síly šedá
litina se dělí do 10 druhů (GOST 1412).
Šedé litiny s nízkou pevností v tahu mají dostatečně vysokou
odolnost proti stlačení. Struktura kovové báze závisí na množství uhlíku a
křemík.
Vzhledem k nízké odolnosti odlitků ze šedé litiny vůči tahu a
rázová zatížení, použijte tento materiál pro díly, které
jsou vystaveny tlakovému nebo ohybovému zatížení. Ve výrobě obráběcích strojů jsou to základní,
části karoserie, držáky, ozubená kola, vedení; v blocích automobilového průmyslu
válce, pístní kroužky, vačkové hřídele, spojkové kotouče. Odlitky z
šedá litina se používá i v elektrotechnice, k výrobě zboží
spotřebitelská spotřeba.
Označení šedé litiny: označeno indexem СЧ (šedá litina) a číslem,
který ukazuje hodnotu pevnosti v tahu vynásobenou 101.
13

Například: SCH 10 - šedá litina, pevnost v tahu 100 MPa.
Temperovaná litina
Dobré vlastnosti odlitků jsou zajištěny, pokud při krystalizaci a
ochlazování odlitků ve formě nedochází k procesu grafitizace. Na
zabránit grafitizaci, litiny musí mít snížený obsah uhlíku a
křemík.
Existuje 7 druhů temperované litiny: tři s feritickou (KCH 30 6) a čtyři s
perlit (KCH 65 3) báze (GOST 1215).
Z hlediska mechanických a technologických vlastností zaujímá tvárná litina
mezipoloha mezi šedou litinou a ocelí. Nevýhoda tvárné litiny
ve srovnání s vysokou pevností je omezení tloušťky stěny pro odlitek a
potřeba žíhání.
Odlitky z tvárné litiny se používají pro díly pracující pod rázy a
vibrační zatížení.
Feritická litina se používá k výrobě skříní převodovek, nábojů, háků, držáků,
svorky, spojky, příruby.
Z perlitických litin, vyznačujících se vysokou pevností, dostačující
plasticity, vyrábí se vidlice kardanových hřídelí, články a válečky dopravníkových řetězů,
Brzdové destičky.
Značení kujné litiny: označeno indexem KCH (kujná litina) a
čísla. První číslo je pevnost v tahu násobená
101, druhé číslo je prodloužení.
Například: KCH 306 - tvárná litina, pevnost v tahu 300MPa,
tažnost 6 %.
Tvárná litina
Tyto litiny se získávají z šedých, v důsledku modifikace hořčíkem popř
cer. Oproti šedým litinám se zlepšily mechanické vlastnosti
způsobené absencí nerovnoměrného rozložení napětí v důsledku kulového
formy grafitu.
Tyto litiny mají vysokou tekutost, lineární smrštění cca 1%.
Slévárenská napětí v odlitcích jsou o něco vyšší než u šedé litiny. Izza
vysoký modul pružnosti, dostatečně vysoká obrobitelnost. Mít
uspokojivá svařitelnost.
Tenkostěnné odlitky (pístní kroužky) jsou vyrobeny z vysokopevnostní litiny,
kovací buchary, lože a rámy lisů a válcovacích stolic, formy,
držáky nástrojů, čelní desky.
odlitky klikových hřídelí o hmotnosti do 2,3 t místo kovaných ocelových hřídelí,
mají vyšší cyklickou viskozitu, jsou necitlivé na
externí
koncentrátory napětí, mají lepší kluzné vlastnosti a
mnohem levnější.
Označení z tvárné litiny: označeno indexem HF (duktilní
litina) a číslo, které udává hodnotu pevnosti v tahu vynásobenou 101.
Například: VCh 50 - tvárná litina s mezní pevností v tahu
500 MPa.
Úkol pro studenty:
1. Napište název práce, její účel.
Praktická část
14

2. Popište výrobu surového železa.
3. Vyplňte tabulku:
Vlastnosti litiny
Litinové značení
Aplikace z litiny
Jméno litiny
1.Šedé litiny
2 kujná železa
3.Vysoká pevnost
litin
Téma: "Studium uhlíkových a legovaných konstrukčních ocelí"
Praktická práce číslo 4
Cíl práce: seznámení studentů s hodnocením a rozsahem
dekódovací označení
tvarování
dovednosti
oceli;
strukturální
konstrukční oceli.
Pokrok:
1. Seznamte se s teoretickou částí.
2. Dokončete úkoly praktické části.
Teoretická část
Ocel je slitina železa s uhlíkem, ve které je uhlík obsažen v množství 0
2,14 %. Oceli jsou nejběžnější materiály. Měj se fajn

řezání.

složení a druh zpracování.



dělené na oceli:
˗
Běžná kvalita, obsah do 0,06 % síry a do 0,07 % fosforu.
˗
Kvalita do 0,035 % síry a fosforu každý zvlášť.
˗
Vysoce kvalitní až 0,025% síry a fosforu.
˗
Zvláště vysoká kvalita, až 0,025 % fosforu a až 0,015 % síry.
Dezoxidace je proces odstraňování kyslíku z oceli, tedy podle stupně jeho
dezoxidace, existují: klidné oceli, tedy zcela dezoxidované; taková ocel
označeno písmeny "cn" na konci razítka (někdy se písmena vynechávají); varné oceli -
mírně deoxidovaný; označeno písmeny "kp"; polomrtvé oceli okupující
mezilehlá poloha mezi dvěma předchozími; označované písmeny "ps".
Ocel běžné jakosti se také dělí podle dodávek do 3 skupin: ocel
skupina A je dodávána spotřebitelům z hlediska mechanických vlastností (taková ocel plechovka
mají vysoký obsah síry nebo fosforu); ocel skupiny B - chemicky
složení; ocel skupiny B - se zaručenými mechanickými vlastnostmi a chemickými
složení.
Konstrukční oceli jsou určeny pro výrobu konstrukcí, strojních součástí
a spotřebičů.




Takže v Rusku a v zemích SNS (Ukrajina, Kazachstán, Bělorusko atd.)
alfanumerický systém označování jakostí oceli a
15

˗
pokoj, místnost.
˗
stát se.
˗
ocel se nedává.
˗
˗
˗
˗
˗
˗
˗
slitiny, kde podle GOST písmena konvenčně označují názvy prvků a metod
tavení oceli a v číslech
- obsah prvků. Do teď
mezinárodní normalizační organizace nevyvinuly jednotný systém označování
oceli.
Značení konstrukčních uhlíkových ocelí
běžná kvalita
Označeno v souladu s GOST 38094 s písmeny "St" a podmíněným číslem značky (od 0 do 6) v
v závislosti na chemickém složení a mechanických vlastnostech.
Čím vyšší obsah uhlíku a pevnostní vlastnosti oceli, tím více
Písmeno „G“ za číslem značky označuje zvýšený obsah manganu v
Skupina oceli je uvedena před značkou a skupina "A" v označení značky
Pro označení kategorie oceli je k označení třídy přidáno číslo na konci
odpovídající kategorii, první kategorie se obvykle neuvádí.
Například:
˗
St1kp2 uhlíková ocel běžné jakosti, varná, jakost č. 1,
druhá kategorie, dodávaná spotřebitelům podle mechanických vlastností (skupina A);
Uhlíková ocel VSt5G běžné kvality se zvýšenou
obsah manganu, klidný, stupeň č. 5, první kategorie s garant
mechanické vlastnosti a chemické složení (skupina B);
ВСт0 uhlíková ocel běžné jakosti, třída číslo 0, skupina B,
první kategorie (třídy oceli St0 a Bst0 se nedělí podle stupně dezoxidace).
Značení jakostních konstrukčních uhlíkových ocelí
V souladu s GOST 105088 jsou tyto oceli označeny dvoumístnými čísly,
zobrazující průměrný obsah uhlíku v setinách procenta: 05; 08; deset; 25;
40, 45 atd.
˗
U klidových ocelí se na konec jejich názvu nepřidávají žádná písmena.
Například 08kp, 10ps, 15, 18kp, 20 atd.
˗
Písmeno G u oceli označuje vysoký obsah manganu.
Například: 14G, 18G atd.
˗
Nejběžnější skupina pro výrobu strojních součástí (hřídele, nápravy,
pouzdra, ozubená kola atd.)
Například:
˗
10 - konstrukční uhlíková kvalitní ocel, s obsahem uhlíku
asi 0,1 %, klid
asi 0,45 %, klid
45 - konstrukční uhlíková kvalitní ocel, s obsahem uhlíku
18 kp - konstrukční uhlíková kvalitní ocel obsahující
uhlík asi 0,18 %, vroucí
˗
14G - konstrukční uhlíková kvalitní ocel s obsahem uhlíku
asi 0,14 %, klidná, s vysokým obsahem manganu.
Značení legovaných konstrukčních ocelí
˗
V souladu s GOST 454371 se názvy takových ocelí skládají z čísel a písmen.
˗
První číslice značky udávají průměrný obsah uhlíku v oceli v setinách
zlomky procenta.
˗
Písmena označují hlavní legující prvky obsažené v oceli.
˗
Čísla za každým písmenem označují přibližnou hodnotu procento
odpovídajícího prvku, zaokrouhleného na nejbližší celé číslo, s legujícím obsahem
16

˗
˗
˗
˗
˗
˗
Značení ostatních skupin konstrukčních ocelí
Pružinová ocel.
˗
Hlavním rozlišovacím znakem těchto ocelí je, že obsah uhlíku v nich musí
být asi 0,8 % (v tomto případě se u ocelí objevují elastické vlastnosti)
Pružiny a pružiny jsou vyrobeny z karbonu (65,70,75,80) a legovány
(65S2, 50HGS, 60S2HFA, 55HGR) konstrukčních ocelí
Tyto oceli jsou legovány prvky zvyšujícími mez pružnosti - křemíkem,
mangan, chrom, wolfram, vanad, bor
Například: 60S2 - konstrukční uhlíková ocel odpružená s
obsah uhlíku asi 0,65 %, křemíku asi 2 %.
GOST 80178 je označen písmeny "ШХ", po kterých je uveden obsah
Oceli na kuličková ložiska
˗
chrom v desetinách procenta.
U ocelí podrobených elektrostruskovému přetavování se přidává písmeno Ш
také na konci jejich jmen, oddělených pomlčkou.
Například: ШХ15, ШХ20СГ, ШХ4Ш.
˗
Vyrábějí se z nich díly pro ložiska, používají se také k výrobě
díly pracující pod vysokým zatížením.
Například: ШХ15 - konstrukční ocelové kuličkové ložisko obsahující
uhlík 1%, chrom 1,5%
˗
GOST 141475 začínají písmenem A (automaticky).
˗
Pokud je ocel legovaná olovem, pak její název začíná písmeny
Automatické oceli
AC.
prvek do 1,5 %, číslo za odpovídajícím písmenem se neuvádí.
Písmeno A na konci třídy znamená, že ocel je vysoce kvalitní (s
nízký obsah síry a fosforu)
˗
H - nikl, X - chrom, K - kobalt, M - molybden, B - wolfram, T - titan, D
- měď, G - mangan, C - křemík.
Například:
˗
12Х2Н4А - konstrukční legovaná ocel, vysoce kvalitní, s
obsah uhlíku asi 0,12 %, chrom asi 2 %, nikl asi 4 %
40HH - konstrukční legovaná ocel, s obsahem uhlíku asi 0,4 %,
chrom a nikl do 1,5 %
Pro vyjádření obsahu ostatních prvků v ocelích to samé
pravidla jako pro legované konstrukční oceli. Například: A20, A40G, AC14,
AS38HGM
Například: АС40 - automatická konstrukční ocel s obsahem uhlíku
0,4 %, olovo 0,150,3 % (neuvedeno ve značce)
Praktická část
Úkol pro studenty:

2. Zapište hlavní znaky značení všech skupin konstrukčních ocelí
(běžná jakost, vysoce kvalitní oceli, legované konstrukční oceli,
odpružený
oceli, oceli na kuličková ložiska, oceli pro automaty), s
příklady.
Přiřazení podle možností:
1.
Dešifrujte třídy oceli a zapište oblast použití konkrétního
značka (tedy k čemu je určena k výrobě)
17

Ne. Úkol pro možnost 1
St0
1
BST3Gps
2
08
3
40
4
18Х2Н4МА
5
30HGSA
6
70
7
55S2A
8
9
50HFA
10 ШХ4Ш
11
A40
Úkol pro možnost 2
St3
VSt3ps
10
45
12HN3A
38HMYUA
85
60S2X2
55S2
SHX20
A11
Praktická práce číslo 5
Téma: "Studium uhlíkových a legovaných nástrojových ocelí"
Cíl práce: seznámení studentů s hodnocením a rozsahem
dekódovací označení
tvarování
dovednosti
strukturální
konstrukční oceli.
oceli;
Pokrok:
1. Seznamte se s teoretickou částí.
2. Dokončete zadání praktické části.
Ocel je slitina železa s uhlíkem, ve které je uhlík obsažen v množství 0
Teoretická část
2,14%.
Oceli jsou nejběžnější materiály. Měj se fajn
technologické vlastnosti. Produkty se získávají jako výsledek tlakového zpracování a
řezání.
Výhodou je možnost získat požadovaný soubor vlastností změnou
složení a druh zpracování.
Podle účelu se oceli dělí do 3 skupin: konstrukční,
instrumentální a speciální ocel.
Kvalita v závislosti na obsahu škodlivých nečistot: síra a fosforová ocel
dále se dělí na: oceli běžné jakosti, obsah síry do 0,06 % a do 0,07 %
fosfor; vysoce kvalitní až 0,035% síry a fosforu každý zvlášť;
vysoce kvalitní až 0,025% síry a fosforu; obzvláště vysoká kvalita, až 0,025 %
fosfor a až 0,015 % síry.
Nástrojové oceli jsou určeny pro výrobu různých nástrojů,
pro ruční i mechanické zpracování.
Dostupnost široké škály vyráběných ocelí a slitin vyráběných v
v různých zemích, bylo však nutné je identifikovat až dosud
času neexistuje jednotný systém pro značení ocelí a slitin, který vytváří
určité potíže pro obchod s kovy.
Značení uhlíkových nástrojových ocelí
˗
Tyto oceli se v souladu s GOST 143590 dělí na vysoce kvalitní a
vysoká kvalita.
18

Kvalitní oceli se označují písmenem U (uhlík) a číslem označujícím
průměrný obsah uhlíku v oceli v desetinách procenta.
Například: U7, U8, U9, U10. U7 - uhlíková nástrojová ocel s
obsah uhlíku asi 0,7%
Písmeno A se přidává k označení vysoce kvalitních ocelí (U8A, U12A a
atd.). Navíc v označeních jak kvalitní, tak i kvalitní
uhlíkové nástrojové oceli, může být přítomno písmeno G, označující
zvýšený obsah manganu v oceli.
Například: U8G, U8GA. U8A - uhlíková nástrojová ocel s
obsah uhlíku asi 0,8 %, vysoká kvalita.
Vyrábí nástroj pro ruční práci (dláto, děrovač, písař atd.),
mechanické práce při nízkých otáčkách (vrtačky).
Značení legovaných nástrojových ocelí
Pravidla označování nástrojových legovaných ocelí v souladu s GOST 595073 in
v zásadě stejné jako u strukturální slitiny.
Rozdíl spočívá pouze v číslech udávajících hmotnostní zlomek uhlíku v
stát se.
˗
˗
˗
˗
˗
˗
Procento uhlíku je také uvedeno na začátku názvu.
oceli, v desetinách procenta, a ne v setinách, jako u konstrukční slitiny
oceli.
˗
Pokud v nástrojové legované oceli je obsah uhlíku
asi 1,0 %, pak se odpovídající číslice na začátku jejího názvu obvykle neuvádí.
Uveďme příklady: ocel 4X2V5MF, KhVG, KhVCh.
˗
9Х5ВФ - legovaná nástrojová ocel, s obsahem uhlíku cca
0,9%, chrom asi 5%, vanad a wolfram do 1%
Vysokolegované (vysokorychlostní) značení
nástrojové oceli
Následující obrázek označený písmenem „P“ označuje procento
obsah wolframu v něm: Na rozdíl od legovaných ocelí v názvech
rychlořezné oceli neuvádějí procento chrómu, protože to činí
asi 4 % ve všech ocelích a uhlík (je úměrný obsahu vanadu).
˗
Písmeno F, označující přítomnost vanadu, je uvedeno pouze v případě
obsah vanadu je přes 2,5 %.
Například: R6M5, R18, R6 M5F3.
˗
Obvykle se z těchto ocelí vyrábí vysoce výkonné nástroje: vrtáky,
řezačky atd. (pro snížení nákladů pouze pracovní část)
Například: R6M5K2 - rychlořezná ocel, s obsahem uhlíku asi 1 %,
wolfram asi 6%, chrom asi 4%, vanad do 2,5%, molybden asi 5%, kobalt
asi 2 %.
Praktická část
Úkol pro studenty:
1. Napište název práce, její účel.
2. Napište základní principy značení všech skupin nástrojových ocelí
(uhlíkové, legované, vysoce legované)
Přiřazení podle možností:
1. Dešifrujte třídy oceli a zapište oblast použití konkrétní třídy
(tedy co je určeno k výrobě).
19

Ne. Úkol pro možnost 1
1
2
3
4
5
6
U8
U13A
NS
HVSG
P18
R6M5
Úkol pro možnost 2
U9
U8A
9XC
CVH
P6
R6M5F3
Praktická práce číslo 6
Téma: "Studium slitin na bázi mědi: mosaz, bronz"
Cíl práce: seznámení studentů s hodnocením a rozsahem
neželezné kovy - měď a slitiny na jejím základě: mosaz a bronz; tvarování
schopnost dešifrovat značení mosazi a bronzu.
Doporučení pro studenty: před zahájením praxe
části zadání, pečlivě si přečtěte teoretická ustanovení, stejně jako přednášky
ve vašem pracovní sešit na toto téma.
Pokrok:
1. Seznamte se s teoretickou částí.
2. Dokončete zadání praktické části.
Teoretická část
Mosaz
Mosaz může obsahovat až 45 % zinku. Vylepšení obsahu
zinek do 45 % vede ke zvýšení meze pevnosti až na 450 MPa. Maximum
plasticita probíhá při obsahu zinku asi 37 %.
Podle způsobu výroby výrobků se rozlišují deformovatelné a slévárenské mosazi.
Deformovatelné mosazi jsou označeny písmenem L následovaným číslem,
zobrazující procento mědi, například mosaz L62 obsahuje 62 % mědi
a 38 % zinku. Pokud kromě mědi a zinku existují další prvky, pak jsou umístěny
počáteční písmena (O cín, C olovo, F železo, P fosfor, Mts mangan, A
hliník, zinek zinek).
Počet těchto prvků je označen odpovídajícími čísly za číslem,
zobrazující obsah mědi, například slitina LAZh6011 obsahuje 60 % mědi, 1 %
hliník, 1 % železa a 38 % zinku.
Mosaz má dobrou odolnost proti korozi, kterou lze zlepšit
navíc s přísadou cínu. Mosaz LO70 1 odolná vůči korozi v mořské vodě
20

a nazývá se „mořská mosaz“. Přídavek niklu a železa zvyšuje mechanické
pevnost do 550 MPa.
Odlévané mosazi jsou rovněž označeny písmenem L, za písmenným označením
hlavní legující prvek (zinek) a každé následující číslo je uvedeno,
udávající jeho průměrný obsah ve slitině. Například mosaz ЛЦ23А6Ж3МЦ2
obsahuje 23 % zinku, 6 % hliníku, 3 % železa, 2 % manganu. Nejlepší
mosaz značky LTs16K4 má tekutost. Slévárenské mosazi zahrnují mosazi
typ ЛС, ЛК, ЛА, ЛАЖ, ЛАЖМЦ. Odlévané mosazi nejsou náchylné na liquaci, mají
koncentrovaným smrštěním se získávají odlitky s vysokou hustotou.
Mosaz je dobrý materiál pro konstrukce fungující pod
záporné teploty.
Slitiny mědi s jinými prvky než zinek se nazývají bronzy. Bronz
Bronz
se dělí na tvářené a odlévané.
Při označování deformovatelných bronzů jsou pak na prvním místě písmena Br
písmena udávající, které prvky kromě mědi jsou ve slitině obsaženy. Poté, co dopisy odejdou
čísla ukazující obsah složek v plováku. Například značka BROF101
znamená, že bronz obsahuje 10 % cínu, 1 % fosforu, zbytek je měď.
Lité bronzy také začínají písmeny Br, pak označte
písmenné označení legujících prvků a je uvedeno číslo
průměrný obsah ve slitině. Například bronz BrO3Ts12S5 obsahuje 3% cínu, 12
% zinku, 5 % olova, zbytek je měď.
Cínové bronzy Při tavení mědi a cínu vznikají tuhé roztoky. Tyto
slitiny jsou velmi náchylné k segregaci kvůli velkému teplotnímu rozsahu
krystalizace. Díky segregaci jsou slitiny s obsahem cínu nad 5 %.
příznivé pro díly, jako jsou kluzná ložiska: měkká fáze poskytuje
dobrý záběh, pevné částice vytvářejí odolnost proti opotřebení. Proto
cínové bronzy jsou dobré materiály proti tření.
Cínové bronzy mají proto malé objemové smrštění (asi 0,8 %)
používá se při uměleckém odlévání. Přítomnost fosforu zajišťuje dobré
tekutost. Cínové bronzy se dělí na tepané a lité.
V deformovatelných bronzech by obsah cínu neměl překročit 6 %, pro
zajištění požadované plasticity, BrOF6,50,15. Podle složení
deformovatelné bronzy se vyznačují vysokou mechanickou, antikorozní,
anti-frikční a elastické vlastnosti a používají se v různých průmyslových odvětvích
průmysl. Z těchto slitin jsou vyrobeny tyče, trubky, pásky, dráty.
Praktická část
Úkol pro studenty:
1. Napište název a účel práce.
2. Vyplňte tabulku:
název
slitina, jeho
definice
Hlavní
vlastnosti
slitina
Příklad
označení
Dešifrování
razítka
Kraj
aplikace
21

Praktická práce číslo 7
Téma: "Studium slitin hliníku"
Cíl práce: seznámení studentů s hodnocením a rozsahem
neželezné kovy - hliník a slitiny na jeho bázi; studium vlastností aplikace
slitin hliníku v závislosti na jejich složení.
Doporučení pro studenty:
před pokračováním
praktickou část zadání, pečlivě si přečtěte teoretická ustanovení a
Viz také přednášky ve vašem sešitu na toto téma.
Pokrok:
1. Seznamte se s teoretickou částí.
2. Dokončete zadání praktické části.
Teoretická část
Princip značení hliníkových slitin. Na začátku je uveden typ slitiny: D
slitiny duralového typu; A technický hliník; AK kujný hliník
slitiny; Ve slitinách s vysokou pevností; AL slévárenské slitiny.
Dále je uvedeno podmíněné číslo slitiny. Za podmíněným číslem následuje
označení charakterizující stav slitiny: M měkký (žíhaný); T
tepelně ošetřené (tvrzení plus stárnutí); N za studena opracované; NS -
polostandardizované.
Podle technologických vlastností se slitiny dělí do tří skupin: tvářené
slitiny nevytvrzené tepelným zpracováním; tvářené slitiny, kalitelné
tepelné zpracování; slévárenské slitiny. Metody práškové metalurgie
vyrábět slinuté hliníkové slitiny (SAS) a slinutý hliníkový prášek
slitiny (SAP).
Tvářené lité slitiny nevytvrzené tepelným zpracováním.
Pevnost hliníku lze zvýšit legováním. Do slitin netvrzené
tepelné zpracování, zavést mangan nebo hořčík. Atomy těchto prvků jsou v podstatě
zvýšit jeho pevnost, snížit plasticitu. Slitiny jsou označeny: s manganem AMts,
s hořčíkem AMg; za označením prvku je uveden jeho obsah (AMg3).
Hořčík působí pouze jako tužidlo, mangan tuhne a přibývá
odolnost proti korozi. Pevnost slitin se zvyšuje pouze v důsledku deformace
ve studeném stavu. Čím větší je stupeň deformace, tím více roste
22

pevnost a plasticita klesá. Podle stupně vytvrzení se rozlišuje
slitiny opracované za studena a poloopracované (AMg3P).
Tyto slitiny se používají pro výrobu různých svařovaných palivových nádrží,
dusičné a jiné kyseliny, nízko a středně zatížené struktury. Deformovatelné
tepelně tvrzené slitiny.
Mezi tyto slitiny patří dural (komplexní slitiny hliníku
měď hořčík nebo hliník měď hořčík zinek). Mají sníženou
odolnost proti korozi, ke zvýšení se přidává mangan. Duralové
obvykle procházejí kalením při teplotě 500 °C a přirozeným stárnutím, které
předcházela dvou až tříhodinová inkubační doba. Maximální síla
dosaženo po 4,5 dnech. Duralumin je široce používán v konstrukci letadel,
automobilový průmysl, stavebnictví.
Vysokopevnostní slitiny pro stárnutí jsou slitiny, které kromě mědi a
hořčík obsahuje zinek. Slitiny B95, B96 mají pevnost v tahu asi 650 MPa.
Hlavním spotřebitelem je konstrukce letadel (potahy, nosníky, nosníky).
na
K výrobě výkovků se používají výkovkové slitiny hliníku AK, AK8.
teplotě 380-450 °C, jsou kalené z
Výkovky
teplotě 500-560 °C a stárnutí při 150-165 °C po dobu 6 hodin.
vyrobeny
Nikl, železo, titan se dodatečně zavádějí do složení hliníkových slitin, které
zvýšit teplotu rekrystalizace a tepelnou odolnost až do 300 °C.
Písty, lopatky a kotouče axiálních kompresorů, proudové motory
motory.
Slévárenské slitiny
Mezi slévárenské slitiny patří slitiny systému hliník-křemík (siluminy),
obsahující 1013 % křemíku. Přísada do silumin hořčíku, měď přispívá k účinku
vytvrzování slévárenských slitin během stárnutí. Titan a zirkon melou zrno.
Mangan zlepšuje antikorozní vlastnosti. Zvyšuje se nikl a železo
odolnost vůči teplu.
Odlévací slitiny jsou označeny od AL2 do AL20. Silumíny jsou široce používány
pro výrobu odlitků pro přístroje a jiné středně a málo zatížené
detaily, včetně tenkostěnných odlitků složitého tvaru.
Praktická část
Úkol pro studenty:
1. Napište název a účel práce.
2. Vyplňte tabulku:
název
slitina, jeho
definice
Hlavní
vlastnosti
slitina
Příklad
označení
Dešifrování
razítka
Kraj
aplikace
23

Laboratorní práce č.1
Téma: "Mechanické vlastnosti kovů a metody jejich studia (tvrdost)"

Pokrok:
1. Seznámit se s teoretickými ustanoveními.
2. Dokončete úkol instruktora.
3. Udělejte zprávu podle zadání.
Teoretická část
se nazývají
materiál
Tvrdost
schopnost
odolat
pronikání jiného těla do něj. Při zkouškách tvrdosti těleso zapuštěné do
materiál a tzv. indentor musí být tvrdší, mít jisté
velikost a tvar by neměly být trvale deformovány. Zkoušky tvrdosti
mohou být statické a dynamické. První typ zahrnuje testy
indentační metodou, do druhé nárazovou indentací. Kromě,
Existuje metoda stanovení tvrdosti škrábáním, sklerometrie.
Podle hodnoty tvrdosti kovu můžete získat představu o jeho úrovni
vlastnosti. Například, čím vyšší je tvrdost určená tlakem hrotu, tím
menší tažnost kovu a naopak.
Zkouška vtlačovací tvrdosti spočívá v tom, že vzorek pod
působení břemene je vtlačeno do indentoru (diamant, kalená ocel, tvrd
slitina), ve formě koule, kužele nebo pyramidy. Po odstranění zátěže na
vzorek zůstává otiskem, jehož hodnota se měří (průměr, hloubka popř
úhlopříčka) a porovnáním s rozměry indentoru a velikostí zatížení lze soudit
o tvrdosti kovu.
Tvrdost se zjišťuje pomocí speciálních tvrdoměrů. Nejčastěji
tvrdost je určena metodami Brinell (GOST 901259) a Rockwell (GOST 901359).
Existují obecné požadavky na přípravu a testování vzorků
těmito metodami:
1. Povrch vzorku musí být čistý a bez závad.
2. Vzorky musí mít určitou tloušťku. Po obdržení tisku na
zadní strana vzorku by neměla vykazovat žádné známky deformace.
3. Vzorek by měl být na stole pevný a stabilní.
4. Zátěž by měla působit kolmo k povrchu vzorku.
Stanovení tvrdosti podle Brinella
Tvrdost kovu podle Brinella se určuje vtlačením do vzorku kaleného
24

ocelová kulička (obr. 1) o průměru 10; 5 nebo 2,5 mm a jsou vyjádřeny číslem tvrdosti
HB se získá vydělením aplikovaného zatížení P v N nebo kgf (1N = 0,1 kgf)
plocha povrchu otisku vytvořeného na vzorku F v mm
Brinellovo číslo tvrdosti HB je vyjádřeno poměrem aplikovaného zatížení F
do plochy S kulové plochy vtisku (otvoru) na měřené ploše.
HB =
, (Mpa),
D − √D2 − d2
πD¿
F
S = 2F
¿
kde
F - zatížení, N;
S je plocha kulového povrchu otisku, mm2 (vyjádřeno jako D a d);
D je průměr koule, mm;
d - průměr vtisku, mm;
Hodnota zatížení F, průměr koule D a doba výdrže pod
zatížení
τ
, se vybírají podle tabulky 1.
Obrázek 1. Schéma měření tvrdosti metodou podle Brinella.
a) Schéma zatlačování kuličky do zkušebního kovu
F zatížení, D - průměr koule, dop - průměr vtisku;
b) Měření průměru vtisku lupou (na obrázku d = 4,2 mm).
Stůl 1.
Výběr průměru koule, zatížení a držení zatížení v závislosti na
na tvrdosti a tloušťce vzorku
Průměr
míč D,
mm
Tloušťka
testovaný subjekt
vzorek, mm
Materiál
Černé kovy
Časový úsek
tvrdost v
Jednotky
Brinell,
MPa
14004500
více než 6
6…3
méně než 3
více než 6
6…3
10
5
2,5
10
5
Méně než 1400
Výňatek
pod
zatížení
s
, τ
10
Zatížení
F, N (kgf)
29430
(3000)
7355 (750)
1840
(187,5)
9800
(1000)
25

Neželezné kovy
a slitiny (měď,
mosaz, bronz,
slitiny hořčíku
atd.)
3501300
Neželezné kovy
(hliník,
ložisko
slitiny atd.)
80350
méně než 3
více než 6
6…3
méně než 3
více než 6
6…3
méně než 3
2,5
10
5
2,5
10
5
2,5
2450 (750)
613 (62,5)
9800
(1000)
2450 (750)
613 (62,5)
2450 (250)
613 (62,5)
153,2
(15,6)
30
60
Obrázek 2 ukazuje schéma pákového zařízení. Vzorek je zapnutý
stupeň 4. Otáčením ručního kola 3 zvedněte vzorek pomocí šroubu 2, dokud se nedotkne
to s kuličkou 5 a dále až do úplného stlačení pružiny 7, nasadit vřeteno 6. Pružina
vytváří předpětí na kouli rovné 1 kN (100 kgf), což zajišťuje
stabilní poloha vzorku při zatěžování. Poté zahrňte
elektromotoru 13 a přes šnekové kolo převodovky 12, ojnici 11 a soustavu pák
8.9, umístěný v pouzdře 1 tvrdoměru se závažím 10 vytváří dané plné zatížení
na míči. Na zkušebním kusu se získá kulový otisk. Po vyložení zařízení
vzorek se odebere a pomocí speciální lupy se určí průměr tisku. Pro vypočtený průměr
tisk trvá průměrně aritmetická hodnota měření ve dvou vzájemně
kolmé směry.
Obrázek 2. Schéma zařízení Brinell
Pomocí výše uvedeného vzorce, s použitím naměřeného průměru vtisku,
vypočítá se číslo tvrdosti HB. Číslo tvrdosti v závislosti na získaném průměru
vtisk lze nalézt také v tabulkách (viz tabulka čísel tvrdosti).
Při měření tvrdosti kuličkou o průměru D = 10,0 mm při zatížení F = 29430 N
HB 2335 MPa nebo více
= 10 s - číslo tvrdosti se zapisuje takto:
τ
(3000 kgf), s rychlostí závěrky
staré označení HB 238 (v kgf / mm2)
Při měření tvrdosti podle Brinella mějte na paměti následující:
1.
Je možné zkoušet materiály s tvrdostí nejvýše HB 4500 MPa, protože při
větší tvrdost vzorku, dochází k nepřijatelné deformaci samotné kuličky;
2.
Aby se zabránilo proražení, neměla by být minimální tloušťka vzorku
méně než desetinásobek hloubky tisku;
26

3.
4.
čtyři průměry tisku;
ne méně než 2,5 d.
Vzdálenost mezi středy dvou sousedních tisků musí být alespoň
Vzdálenost od středu prohlubně k bočnímu povrchu vzorku by měla být
Stanovení tvrdosti podle Rockwella
Podle Rockwellovy metody se tvrdost kovů určuje vtlačením do testu
vzorek kalené ocelové kuličky o průměru 1,588 mm nebo diamantového kužele s úhlem u
vrchol
zatížení:
předběžné P0 = 10 kgf a celkové P se rovná součtu předběžného P0 a
hlavní zatížení P1 (obr. 3).
dva po sobě
připojený
akce
120o pod
Rockwellovo číslo tvrdosti HR se měří v běžných bezrozměrných jednotkách a
HRc = 100-
určeno podle vzorců:
h − h0
0,002 - při lisování diamantového kužele
h − h0
0,002 - když je zatlačena ocelová kulička,
HRv = 130-
kde 100 je počet dílků černé stupnice C, 130 je počet dílků červené stupnice B
číselník indikátoru měřící hloubku vtisku;
h0 je hloubka vtisku diamantového kužele nebo koule při působení
předpětí. Mm
h je hloubka vtisku diamantového kužele nebo koule při působení celkového zatížení,
mm
0,002 - hodnota dílku stupnice číselníku indikátoru (pohyb diamantového kužele
při měření tvrdosti 0,002 mm odpovídá pohyb šipky indikátoru o
jeden dílek), mm
Typ hrotu a hodnota zatížení se volí podle tabulky 2 v závislosti na
tvrdost a tloušťku zkušebního tělesa. ...
Rockwellovo číslo tvrdosti (HR) je mírou hloubky vtisku indentoru a
vyjádřeno v konvenčních jednotkách. Jednotka tvrdosti se bere jako bezrozměrná hodnota,
což odpovídá axiálnímu posunutí 0,002 mm. Rockwellovo číslo tvrdosti
indikováno přímo šipkou na stupnici C nebo B ukazatele za automatikou
odstranění hlavní zátěže. Tvrdost stejného kovu, určená různými
metody jsou vyjádřeny v různých jednotkách tvrdosti.
Například HB 2070, HRc 18 nebo HRb 95.
Obrázek 3. Schéma měření tvrdosti podle Rockwella
27

Pohled
spropitné
ika
Všeobecné
zatížení F,
N (kgf)
Minimální
tloušťka
vzorek
Označení
tvrdost na
Rockwell
měřítko
Číslo
pevně
sti
PROTI
S
A
HRB
Ocel
míč
981 (100)
hod
Diamanty
kužel
1471 (150)
HRA
Diamanty
kužel
588 (60)
0,7
0,7
0,4
tabulka 2
Limity
Měření
v jednotkách
Rockwell
25…100
na stupnici B
20…67
na stupnici C
70…85
na stupnici B
Limity
Měření
tvrdost
vzorek v
Jednotky
Brinell, NV
500 až 2300
(netvrzené
ocelové barvy
kovy a jejich
slitiny
od 2000 do 7000
(vytvrzený
stát se)
4000 až
9000 (podrobnosti
vystavený
cementace popř
nitridace,
tvrdé slitiny
atd.)
Metoda Rockwell se vyznačuje jednoduchostí a vysokou produktivitou, poskytuje
zachování vysoce kvalitního povrchu po testování, umožňuje testovat kovy a
slitiny s nízkou i vysokou tvrdostí. Tato metoda se nedoporučuje pro
slitiny s heterogenní strukturou (šedé litiny, kujné a vysokopevnostní,
slitiny valivých ložisek atd.).
Praktická část
Obsah zprávy.

Odpověz na otázky:
1. Co se nazývá tvrdost?
2. Co je podstatou stanovení tvrdosti?
3. Jaké znáte 2 metody stanovení tvrdosti? jaký je mezi nimi rozdíl?
4. Jak by měl být připraven vzorek pro testování?
5. Jak můžete vysvětlit absenci univerzální metody pro stanovení tvrdosti?
6. Proč z mnoha mechanických charakteristik materiálů nejběžnější
určit tvrdost?
7. Zaznamenejte si do sešitu schéma stanovení tvrdosti podle Brinella a Rockwella.
28

Laboratorní práce č. 2
Téma: "Mechanické vlastnosti kovů a metody jejich studia (pevnost, pružnost)"
Účel práce: studium mechanických vlastností kovů, metody jejich studia.
Pokrok:
1. Seznámit se s teoretickými ustanoveními.
2. Dokončete úkol instruktora.
3. Udělejte zprávu podle zadání.
Teoretická část
Hlavními mechanickými vlastnostmi jsou pevnost, pružnost, houževnatost,
projektant rozumně vybírá
tvrdost.
vhodný materiál, který zajišťuje spolehlivost a trvanlivost konstrukcí, když
jejich minimální hmotnost.
Znalost mechanických vlastností,
Mechanické vlastnosti určují chování materiálu při deformaci a
zničení působením vnějších zátěží. V závislosti na podmínkách zatížení
mechanické vlastnosti lze určit, když:
1. Statické zatížení, zatížení vzorku se zvyšuje pomalu a plynule.
29

2. Při dynamickém zatížení se zatížení zvyšuje vysokou rychlostí, has
šokový charakter.
3. Opakované střídavé nebo cyklické zatěžování zátěže v procesu
test se mnohokrát mění ve velikosti nebo ve velikosti a směru.
Získat srovnatelné výsledky, vzorky a postupy
mechanické zkoušky jsou regulovány GOST. Ve statickém testu na
tažnost: GOST 1497 získat charakteristiky pevnosti a tažnosti.
Pevnost je schopnost materiálu odolávat deformaci a destrukci.
Plasticita je schopnost materiálu měnit svou velikost a tvar
vliv vnějších sil; mírou plasticity je míra trvalé deformace.
Zařízení, které určuje pevnost a tažnost, je stroj na zkoušení tahem,
který zaznamenává diagram napětí-deformace (viz obr. 4) vyjadřující vztah mezi
prodloužení vzorku a působící zatížení.
Rýže. 4. Diagram natažení: a - absolutní, b - relativní.
Řez oa v diagramu odpovídá elastické deformaci materiálu kdy
Hookův zákon je respektován. Napětí odpovídající mezní deformaci pružnosti
v bodě a se nazývá mez proporcionality.
Proporcionální limit je nejvyšší napětí před dosažením
který platí Hookův zákon.
Při napětích nad proporcionální mezí stejnoměrné
plastická deformace (prodloužení nebo zúžení řezu).
Bod b - mez pružnosti - nejvyšší napětí, před dosažením kterého v
ve vzorku nedochází k žádné trvalé deformaci.
Oblast cd je mez kluzu, odpovídá meze kluzu - to je
napětí, při kterém dochází ve vzorku k nárůstu deformace bez nárůstu
zatížení (materiál „teče“).
Mnoho druhů oceli, neželezných kovů nemá výraznou plochu
mez kluzu, proto je pro ně stanovena podmíněná mez kluzu. Podmiňovací způsob
mez kluzu je napětí, které odpovídá trvalé deformaci
rovnající se 0,2 % původní délky vzorku (legovaná ocel, bronz, dural a
jiné materiály).
Bod B odpovídá konečné pevnosti (místní
ztenčení je krček, tvorba ztenčení je charakteristická pro plastové materiály).
30

Pevnost v tahu je maximální namáhání, kterému může vzorek odolat.
před rozlišením (dočasná pevnost v tahu).
Za bodem B břemeno klesá (v důsledku protažení krku) a destrukce
se vyskytuje v bodě K.
Praktická část.
Obsah zprávy.
1. Uveďte název díla, jeho účel.
2. Jaké znáte mechanické vlastnosti? Jaké metody se používají k určení
mechanické vlastnosti materiálů?
3. Zapište definici pevnosti a tažnosti. Jaké metody
jsou rozhodnuti? Jak se jmenuje zařízení, které tyto vlastnosti určuje? S
s jakými vlastnostmi jsou definovány?
4. Zaznamenejte diagram absolutního tahu plastového materiálu.
5. Za diagramem uveďte názvy všech bodů a částí diagramu.
6. Jaká je hranice je hlavní charakteristika při výběru materiálu
vyrobit nějaký produkt? Odpověď zdůvodněte.
7. Které materiály jsou při práci spolehlivější, křehké nebo tažné? Odpovědět
ospravedlnit.
Bibliografie
Hlavní:
1.
Adaskin A.M., Zuev V.M. Nauka o materiálech (obrábění kovů). - M .: OIT
"Akademie", 2009 - 240 s.
FÓRUM, 2010 - 336 s.
2.
3.
Adaskin A.M., Zuev V.M. Nauka o materiálu a technologie materiálů. - M.:
Čumačenko Yu.T. Nauka o materiálech a instalatérství (NGO a SPO). -
Rostov n / a: Phoenix, 2013 - 395 s.

Další:
1.
Žukovec I.I. Mechanické zkoušení kovů. - M .: Vyšší škola, 1986. -
199 str.
2.
3.
Lakhtin Yu.M. Základy nauky o materiálech. - M.: Hutnictví, 1988.
Lakhtin Yu.M., Leontyeva V.P. Věda o materiálech. - M .: Strojírenství, 1990.
31

Elektronické zdroje:
1. Časopis "Materials Science". (Elektronický zdroj) - přístupový formulář
http://www.nait.ru/journals/index.php?p_journal_id=2.
2. Věda o materiálech: vzdělávací zdroj, přístupový formulář http: //
oceli.
(Elektronický
zdroj)
–
formulář
přístup
www.supermetalloved / narod.ru.
3.
Vinobraní
www.splav.kharkov.com.
4. Federální centrum pro informační a vzdělávací zdroje. (Elektronický
zdroj) - přístupový formulář www.fcior.ru.
32